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风力发电机叶片技术的发展趋势.pdf
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灞
风力发电机叶片技术的发展概况与趋势
盖晓玲 田德 王海宽 韩巧丽 徐丽娜 王利俊
(内蒙古农业大学机电工程学院 010018)
[摘 要】 通过对风力发电机叶片的技术的Glauert理论的假设条件,涡流系统和公式的推导过程
的分析,并结合当前风力发电机叶片的结构形式、材料选择、翼型的改进、加工工艺和风力发电机叶
片技术的发展概况推测 了风力发 电机叶片的发展趋势。
[关键词】:风力发电机叶片;Glauert理论;翼型;发展趋势
引言 模型。经典的叶片设计理论有贝茨理论、简化的
风力发电是与传统燃料发电相竞争的无污 风车理论、叶素理论、动量理论和葛劳渥旋涡理
染发电方式.是富有生命力的清洁能源。近年 论等,这里主要介绍由美国马萨诸塞州Amherst
来 ,风力发电产业发展迅速,世界各国风电装机 大学提出的经过改进的Glauert理论。Glauert理
容量与E1俱增。据世界风能协会统计,到2005 论考虑了风轮后涡流流动 ,并假定:
年 12月31F1,世界装机容量已达 58982MW,比 ①忽略叶片翼型阻力和叶梢损失的影响;
2004年多 1l31OMW。目前风力发电电量 占全球 ②忽略有限叶片数对气流的周期性影响;
发电电量的 1%,部分国家及地区已达20%甚至 ③叶片各个径向环断面之间相互独立。
更多。 1.1 风轮的涡流 系统
叶轮是风力发电机最重要 最昂贵的部件, 由涡流引起的风速可看成是 由下列三个涡
单个部件约占整个风力发电机成本的2O%,而 流系统叠加的结果 (如图1):
叶轮的关键则是叶片。有关风力发电机叶片技 ①中心涡,集中在转轴上;
术主要包括叶片的设计理论,叶片的结构形式, ②每个叶片的附着涡;
叶片材料选择 .叶片翼型的选择和叶片的加工 ③每个叶片尖部形成的螺旋涡。
工艺等方面。以下将详述风力发电机叶片技术 1.2 公式推导
的发展概况与发展趋势。 在叶轮上取一个环断面,r为径向方向 (如
1 叶片的设计理论 图2)。
风力发电机依靠叶轮吸取风能 ,叶轮直接
决定风力发电机的重要性能指标——风能利用
系数。叶轮性能的好坏取决于叶轮直径、叶片
涡
数 、叶片各剖面的弦长、厚度及翼型、叶片扭转
角等。由于实际风速变动及风向不稳等各种瞬
态激励的影响 ,实际运行工况相当复杂。计算中
. 需对这些条件进行简化 ,提出简单实用的数学
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c厂 阻力系数,Cd=D/-~--Pv2C
tasmffl~t v——气流速度 。
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