風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)分析

凌明成

摘 要 國(guó)家想要進(jìn)行現(xiàn)代化的建設(shè)就必須保證能源和環(huán)境的相互協(xié)調(diào)和相互促進(jìn)發(fā)展，人類(lèi)主要賴(lài)以生存的化石能源正在不斷的被消耗，再加上由于化石能源的過(guò)量使用造成了全球氣候變暖，所以目前想要解決能源問(wèn)題就必須開(kāi)發(fā)新能源。在所有的新能源當(dāng)中風(fēng)能的開(kāi)發(fā)和利用是最具有潛力的。本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：首先分析風(fēng)能發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)的意義，其次分析對(duì)于發(fā)電機(jī)葉片類(lèi)型如何進(jìn)行確定，再者是發(fā)電機(jī)葉片氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)的方法，通過(guò)本文對(duì)于葉片設(shè)計(jì)的討論，希望能夠?yàn)轱L(fēng)能發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)提供新的思路。

關(guān)鍵詞 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 新能源 葉片設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

從上個(gè)世紀(jì)的70年代中期到現(xiàn)在，世界上的許多發(fā)展中國(guó)家以及一些發(fā)達(dá)國(guó)家都開(kāi)始重視風(fēng)能的利用和開(kāi)放。和其他的新能源比如太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等新能源相比，風(fēng)能的開(kāi)發(fā)和利用更加的方便，而且成本比太陽(yáng)能發(fā)電以及生物質(zhì)能等更低，所以風(fēng)能發(fā)電作為一種新能源的形式得到了飛速的發(fā)展。總的來(lái)說(shuō)風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展?jié)摿κ志薮螅⑶绎L(fēng)能發(fā)電擁有非常廣闊的前景。

1風(fēng)能發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)的意義

在進(jìn)行風(fēng)能發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于葉片設(shè)計(jì)的合理性直接的影響了發(fā)電機(jī)對(duì)于風(fēng)能能量的轉(zhuǎn)換效率，并且最終將會(huì)影響風(fēng)能發(fā)電機(jī)的年總發(fā)電量，所以風(fēng)能發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計(jì)是對(duì)于風(fēng)能利用十分重要的一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在進(jìn)行葉片設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，首先是要考慮好風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。除此之外還要考慮當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)投入使用時(shí)具體的使用情況以及再安裝發(fā)電機(jī)組時(shí)的情況。所有的葉片設(shè)計(jì)過(guò)程必須要嚴(yán)格的遵守總體的設(shè)計(jì)方案。其中所運(yùn)用的技術(shù)要求以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都要和方案原先設(shè)定的相互吻合。最終才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2葉片設(shè)計(jì)的流程

在進(jìn)行葉片設(shè)計(jì)的過(guò)程中，總的可以分成兩個(gè)階段。首先是空氣動(dòng)力學(xué)的設(shè)計(jì)階段其次就是對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，在所有的設(shè)計(jì)過(guò)程中都有一個(gè)總的目標(biāo)：設(shè)計(jì)出的葉片具有最佳的幾何外形，從而能夠?qū)崿F(xiàn)年發(fā)電量最大。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)我們要對(duì)于葉片的結(jié)構(gòu)形式以及我們所要使用的葉片材料進(jìn)行選擇。分析要考慮到在葉片實(shí)際的工作中要穩(wěn)定性、剛度以及強(qiáng)度等因素是否能達(dá)到目標(biāo)。

在進(jìn)行葉片設(shè)計(jì)時(shí)一般遵守以下流程：首先是要對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的初始參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。然后我們?cè)龠M(jìn)行葉片氣動(dòng)特性的分析以及葉片靜力結(jié)構(gòu)的分析。當(dāng)這兩種分析完成以后要將分析得到的參數(shù)結(jié)果進(jìn)行反饋，和原先設(shè)置的初始參數(shù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)有不合理的地方要修改參數(shù)內(nèi)容，最終才能得到滿(mǎn)意的設(shè)計(jì)方案。但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中并不是絕對(duì)的按照這種設(shè)計(jì)流程進(jìn)行的。比如在對(duì)于葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不完全屬于從屬的地位。有時(shí)候在開(kāi)始設(shè)計(jì)葉片總體結(jié)構(gòu)的時(shí)候。需要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度思考方案內(nèi)容。最終提出對(duì)于氣動(dòng)方案的修改意見(jiàn)。并且有時(shí)候還會(huì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因，需要對(duì)于氣動(dòng)外形進(jìn)行改變才能夠最終獲得結(jié)構(gòu)性能合理的葉片，所以對(duì)于葉片的總體設(shè)計(jì)往往是將各種性能關(guān)系合理平衡的結(jié)果。

3葉片類(lèi)型的確定

選擇好選擇好風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的類(lèi)型對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的設(shè)計(jì)是十分重要的。因?yàn)槿~片的類(lèi)型直接的影響著風(fēng)輪的啟動(dòng)以及在風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作時(shí)對(duì)于風(fēng)能的轉(zhuǎn)化效率。所有葉片的一行總共可以分為以下幾類(lèi)：扭曲型、風(fēng)帆型、平板型，在這些類(lèi)型當(dāng)中不同的葉片類(lèi)型擁有其不同的使用特性。比如風(fēng)帆型和平板型往往使用在一些低速的區(qū)域。因?yàn)樵谶@種類(lèi)型的葉片整體是一塊平板。在這種情況下迎風(fēng)角度是不會(huì)改變的，也正是由于整體葉片的迎風(fēng)角度不改變，所以總體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單制造容易，成本比較低。這種葉片類(lèi)型的缺點(diǎn)是沒(méi)有改變迎風(fēng)的角度，同時(shí)也就不會(huì)擁有過(guò)高的風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率。和平板型以及風(fēng)帆型不同的是扭曲形的葉片。扭曲形的葉片主要的特點(diǎn)是葉片會(huì)隨著葉片長(zhǎng)度而改變其安裝角度。并且從葉片的根部到葉片的尖部角度會(huì)逐漸的變化，這樣做能夠使葉片整體每一個(gè)地方都可以達(dá)到最佳的迎風(fēng)角度，可以得到最高的風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率。但是這種葉片類(lèi)型由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以制作制造困難，成本比較高。對(duì)于扭曲葉片的計(jì)算過(guò)程以及設(shè)計(jì)方法。本文就不再贅述。

4結(jié)語(yǔ)

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景是十分廣闊的，因?yàn)橄啾扔诨鹆Πl(fā)電以及水力發(fā)電來(lái)講。風(fēng)力發(fā)電是一種可再生的資源，并且能夠很好的保護(hù)生態(tài)環(huán)境。根據(jù)國(guó)際電力資料的顯示，設(shè)計(jì)一臺(tái)60萬(wàn)瓦功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，一年總共可以八件120萬(wàn)度，如果能夠?qū)⑹及l(fā)店替代火力發(fā)電，那么就可以節(jié)省煤炭480噸。與此同時(shí)由于煤炭節(jié)省不會(huì)排放各種氣體，可以減少二氧化碳排放204噸，二氧化硫氣體排放9.6噸，將發(fā)展和能源相互協(xié)調(diào)。解決了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源短缺的矛盾，改善了我們國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)。風(fēng)力發(fā)電葉片設(shè)計(jì)是一項(xiàng)的利國(guó)利民的重要工程。

參考文獻(xiàn)

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