風力機的葉片翼型設計及性能分析

李鵬超， 周 艷， 高 楊， 張樹坤

(青島科技大學 機電工程學院，山東 青島 266061)

隨著社會經濟的發展，對新能源利用技術的研究已成為能源領域研究的熱點，特別是對風能利用技術及關鍵設備的研究成果顯著[1-2]。在風力發電機組中，如何高效的捕獲并利用風能是風力發電機組運行的關鍵[3]。風力機組中優良的葉片的二維形狀和風機的三維結構對翼型都有安全性、耐久性、便捷性等要求[4]，因而翼型對風力機組的運行及能量轉換效率起著決定性作用。

現階段，對翼型研究的重點方向是如何實現翼型的高效率、低阻力、大升阻比、結構優化、高穩定性、高強度以及高硬度，目前通過調整翼型結構是對翼型進行優化改進設計、提高其性能的主要方法[5]。在翼型分析方面，CHEN等[6]對NACA翼型簇進行了研究，發現上下表面不同形狀的翼型體現的性能不盡相同。徐浩等[7]分析了不同翼型各自迎風面和背風面的受壓，發現受壓的大小及區域對翼型性能有著很大的影響。王浩等[8]重建葉片翼型數字化模型，提出了葉片翼型修復方法。在翼型設計方面，REIS等[9]將魯棒性設計與優化工具相結合使用。LI等[10]設計了一種相對厚度為35%的厚機翼結構。張敬斌等[11]對翼型尾緣進行變形。張明輝等[12]提出表征翼型幾何特性的多項式插值函數來表達翼型結構。ZHOU等[13]考慮了翼型的外傾角變形。

以上研究均基于一種翼型對其自身性能進行了深入分析，翼型的迎風面及背風面采用傳統曲面在性能體現和對風能的利用方面還存在一定的不足和差異。……