叶片课程设计(空气动力学)设计报告

此报告根据动量叶素理论对各个不同展向截面的弦长和扭角进行计算,按比例画出弦长、扭角随叶高的分布。根据以上计算结果手工制作风力机叶片,这是风能专业的必修课程。

课程设计(综合实验)报告

( -- 年度第一学期)

名 称： 题 目： 院 系： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：

成 绩：

日期：

此报告根据动量叶素理论对各个不同展向截面的弦长和扭角进行计算,按比例画出弦长、扭角随叶高的分布。根据以上计算结果手工制作风力机叶片,这是风能专业的必修课程。

一、 目的与要求

本次课程设计的主要目的：

1. 掌握动量叶素理论设计风力机叶片的原理和方法 2. 熟悉工程中绘图软件及办公软件的操作 3. 掌握科研报告的撰写方法 本次课程设计的主要要求：

1． 要求独立完成叶片设计参数的确定，每人提供一份课程报告 2． 每小组提供一个手工制作的风力机叶片 二、 主要内容

设计并制作一个风力机叶片 1． 原始数据

三叶片风力机功率P＝6.03KW 来流风速7m/s 风轮转速72rpm

风力机功率系数Cp＝0.43 传动效率为0.92 发电机效率为0.95 空气密度为1.225kg/m3

全班分为2个小组，每个小组采用一种风力机翼型，翼型的气动数据（升力系数，阻力系数，俯仰力矩系数）已知。 2． 设计任务

2.1

风力机叶片设计：根据动量叶素理论对各个不同展向截面的弦长和扭角进行计算，按比例画出弦长、扭角随叶高的分布。

2.2

根据以上计算结果手工制作风力机叶片，给出简单的制作说明。

四、 数据计算 选用翼型s819

(一)

叶片半径的计算：

此报告根据动量叶素理论对各个不同展向截面的弦长和扭角进行计算,按比例画出弦长、扭角随叶高的分布。根据以上计算结果手工制作风力机叶片,这是风能专业的必修课程。

由风力发电机输出功率：

P

得，叶片直径：

D

8P

3

Vr CP 1 2

1

Vr3 D2CP 1 2 8

8 6.03 103

9.863m 3

1.225 7 0.43 0.95 0.92

叶片半径：

R

(二)

叶尖速比的计算：

D9.863 4.932m22

整个叶片的叶尖速比：

0

R2 n/60 R2 72/60 4.932 5.31V1v17

半径r处的叶尖速比： r ① 0

V1

设计中取9处截面，分别是叶片半径的20%处，叶片半径的30%处，叶片半径的40%处，叶片半径的

50%处，叶片半径的60%处，叶片半径的70%处，叶片半径的80%处，叶片半径的90%处，则由式①得到各截面处的叶尖速比分别为：

20%

30%R 20%R 1.592824 1.061883

30%VV 11 40%R 50%R

2.123766 2.654707

50%VV 11

70%R 60%R 3.71659 3.185649

70%VV

11

40%

60%

80%R 90%R 4.247532 4.77847380%90%VV11

(三) 各截面处翼型弦长：

确定每个剖面的形状参数N:

16

N

9

可根据公式： 求得：

R/r

0

r24

0()

R9

2

此报告根据动量叶素理论对各个不同展向截面的弦长和扭角进行计算,按比例画出弦长、扭角随叶高的分布。根据以上计算结果手工制作风力机叶片,这是风能专业的必修课程。

由弦长计算公式

C

rN

ClB

16 R

42r

9ClB 0 0()2

R9

并由表1查得最大升力系数 CL= ，风机叶片数 B=3，再将各截面处的叶尖速比代入式得

叶片半径20%截面处弦长： 叶片半径30%截面处弦长：叶片半径40%截面处弦长： 叶片半径50%截面处弦长： 叶片半径60%截面处弦长： 叶片半径70%截面处弦长： 叶片半径80%截面处弦长：叶片半径90%截面处弦长：

(四) 各截面处翼型的扭角：

C

R

(20%)

16 1.111705

9ClB 4

0 02(20%)2 9

C

R

(30%)

16 0.807238

9ClB 40 02(30%)2 9

C

R

(40%)

16 0.626191

9C2

lB 0 0(40%)2

4

9

C R

(50%)

16 0.509243

9C2

lB 0 0(50%)2

4

9

C

(60%)

16 R

4 0.428268

9ClB 2

0 0(60%)2

9

C R

(70%)

16 0.369147

9C2

lB 0 0(70%)2

4

9

C

R

(80%)

16 0.32419

9C2

lB 0 0(80%)2

4

9

C16 R

(90%)

0.288899

9ClB 0

2(90%)2

4

09

此报告根据动量叶素理论对各个不同展向截面的弦长和扭角进行计算,按比例画出弦长、扭角随叶高的分布。根据以上计算结果手工制作风力机叶片,这是风能专业的必修课程。

图1

由图1知各截面处的扭角 ：

其中 为各截面处的入流角， 为翼型临界攻角，且由表2-1查得最大升力系数对应的攻角为 =5°， 即

为翼型临界攻角

根据相关关系式就可以通过迭代方法求得轴向诱导因子a和周向诱导因子b，迭代步骤如下： 假设a和b的初值，一般可取0；

（2）计算入流角；（3）计算迎角 = - ；

1 a V1

1 b r

（4）根据翼型空气动力特性曲线得到叶素的升力系数Cl和阻力系数Cd； （5）计算叶素的法向力系数Cn和切向力系数Ct

Cn Clcos Cdsin

Ct Clsin Cdcos

Bc2πr

（6）计算a和b的新值

Cna

1 a4Fsin2

Ctb

1 b4Fsin cos

（7）比较新计算的a和b值与上一次的a和b值，如果误差小于设定的误差值（一般可取0.001），则迭

代终止；否则，再回到（2）继续迭代。

BR r

F arccos exp 2 rsin 其中，F为普朗特叶尖损失修正因子，且

2

由以上迭代公式得到计算程序（见附录），并由程序计算得到个界面处的入流角：

此报告根据动量叶素理论对各个不同展向截面的弦长和扭角进行计算,按比例画出弦长、扭角随叶高的分布。根据以上计算结果手工制作风力机叶片,这是风能专业的必修课程。

因为根部有轮毂，故从15%处开始计算扭角 叶片半径的20%截面处扭角： 20%=28.30° 叶片半径的30%截面处扭角： 30%=21.03° 叶片半径的40%截面处扭角： 40%=15.85° 叶片半径的50%截面处扭角： 50%=12.21° 叶片半径的60%截面处扭角 60%=9.58° 叶片半径的70%截面处扭角： 70%=7.57° 叶片半径的80%截面处扭角： 80%=5.92° 叶片半径的90%截面处扭角： 90%=4.23°

（8）叶片制作

1. 选取比例1：2.5

2. 在坐标纸上以前缘点为原 …… 此处隐藏：3458字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……