基于PROPID的风力机优化设计与分析(2)
随着风力发电的技术的成熟与规模扩大，风力发电成为风能利用的最主要的形式。作为风力机的核心部件,叶片是设计难度最高的部分。国家863计划为了提高国内风力机叶片的设计水平，大力支持兆瓦级风力发电机组各个部件的研制[2]。在过去的10年里,我国在叶型设计[3-4]、气动弹性实验、结构设计[5-7]、动态特性分析[8-10]方面都进行卓有成效的工作。如今,我国能够独立研发新型叶片[11]和大量生产600千瓦及以下级别的风力机叶片。但是因为我国的风电行业发展和世界先进水平相比,还有着很多的不足，发展速度还不够迅速,。因此制备质量好、效率高以及成本低叶片的最重要的因素,也是实现风机国产化的最重要一环的就是掌握大型叶片设计和制造的关键技术[12],寻找能够优化设计风力机叶片翼型，叶片的设计方法的研究还有深入。
1.2 国内外风电发展现状
1.3 本文研究的目的与内容
1.3.1 研究目的
我国国内对风力机气动化设计的方面的研究不是很多，人才储备稀缺,可供查阅的资料也不多,相比之下，国外对风力机叶片设计等方面的资料十分保密,导致我国在风力机气动化设计的方面稍落后。本文主要利用PROPID软件,通过优化设计叶片的弦长扭角，对叶片的外形设计产生更多的认识，优化设计叶片气动外形。
1.3.2 研究内容
本文主要研究工作包括1.5MW叶片的外形优化,具体内容如下：
l)使用PROPID软件在实际的风场条件和技术要求下，对1.5MW叶片的外形进行优化。分析比较优化前后叶片的气动性能,优化前后功率的对比,使得风力机的年发电量最大。
2）通过优化前后数据的比较，得到PROPID软件的优越性。
2 基本概念和基本原理
风力机叶片气动设计,叶片翼型的好坏与风机的发电效率息息相关，同时也与该地区的风速分布有着密切的联系，并且涉及到很多的基本理论与基本原理。叶片的气动设计与优化,理论依据是空气动力学,然而此时空气动力学也要进行适当的修正以符合要求。本章主要对风力机叶片设计所要用到的相关知识概念做简要的说明。
2.1 风力机的基础理论
空气的流动就是风。风能就是指风流动的动能，有许多科学家对风力机有大量的研究，例如有贝茨(Betz)理论，萨比宁(Sabinin)理论，葛劳渥(Glauert)理论，许特尔(Hutter)等理论。其中最为出名的是贝茨理论。
2.1.1 风能的计算
流体力学可知，气流的动能为：
（2-1）
式中 m—— 气体质量；
—— 气体速度。
单位时间内流经截面积为S的体积约为V的气体，
如果空气密度用 表示，那么空气质量则为：
此时气流具有的动能为
（2-2）
上一篇：柱体超声波电机的阻频特性计算