亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        風力發(fā)電機的葉片設計優(yōu)化探討

        2016-12-31 00:00:00薛洪柳
        科技創(chuàng)新與應用 2016年27期

        摘 要:文章通過對風力發(fā)電機的理論分析,并針對發(fā)電機的葉片結構,提出葉型選擇、葉片設計理論、葉片氣動能量損失修正等關鍵技術理論;同時,通過對實際案例分析,以期設計出性能更加的風力發(fā)電機葉片。

        關鍵詞:風力發(fā)電機;葉片;葉型;設計理論

        1 風力發(fā)電機的葉片概述

        隨著世界能源危機時代的來臨,世界環(huán)保組織對維持生態(tài)平衡的推動,使各國對可再生能源的重視日益高漲。1931年,蘇聯(lián)設計出容量100千瓦的風力發(fā)電裝置;1979年,浙江省泗礁島設計出容量18千瓦的風力發(fā)電裝置;內蒙古后續(xù)在草原上設計裝置出200臺100-250瓦的小型風力發(fā)電機組;目前,在全世界50個國家地方對可再生能源發(fā)展支持下,出臺了新能源開發(fā)相關法律法規(guī),此舉對風能的普及至關重要,風能發(fā)電行業(yè)開始成為規(guī)?;屡d產業(yè)。隨著世界對風力發(fā)電機組研討逐漸深入,以期可以最大程度上利用風能。風力發(fā)電機組主要由前端(葉片、葉輪、軸承)、傳動系統(tǒng)、后端(發(fā)電機、電氣部件、電能儲備)組成。其中,葉片是發(fā)電效率提升的關鍵技術,其主要包括葉片的葉型選擇、翼型設計、氣動外型設計等,并可直接影響發(fā)電機組工作性能。由于風力發(fā)電機組葉片尺寸大型、結構復雜,在實踐中對流線型、材料精度、強度、剛度、葉片表面粗糙度、質量要求嚴格,因此葉片技術對發(fā)電效率的提高起到?jīng)Q定性因素。目前,研究人員對風力發(fā)電機組前端部分深入研討,希望設計出優(yōu)化葉片,提升機組系統(tǒng)的效率。

        2 風力發(fā)電機的葉片設計與優(yōu)化

        2.1 葉型的選擇

        在風力發(fā)電機組前端,葉片外形結構設計尤其關鍵,它涉及機組捕獲風能功率容量,決定后端機械能供能。1888年,世界上第一臺風力發(fā)電裝置由美國的CharlesF.Brush設計實現(xiàn),當時由于人們對葉片結構的不了解,因此葉片采用平板設計,對風能難以有效捕獲,實踐價值低;1891年,世界上第一臺引用風洞的風力發(fā)電裝置由丹麥的PoulLaCour教授設計實現(xiàn),他率先將氣體動力學與風力發(fā)電機組前端結合,當時世界對空氣動力學的實驗屬于淺顯水平,葉片設計仍然不適合風能轉化,然而此舉為后續(xù)風力發(fā)電機拓展開辟了新道路;20世紀初,伴隨著世界研究組對空氣動力學的深入,逐漸延伸至風力發(fā)電機組葉片的氣動設計,它成為機組對風能捕獲量和轉化效率的關鍵。科學家首先著眼于風力發(fā)電機組機翼氣動理論,以此為研究基礎,后續(xù)Betz、Wilson、Glauert等人率先引申出風輪氣動理論。Betz根據(jù)一元定常流動理論,研究風輪工作狀態(tài)下的風能轉化效率,接著其以該理論為基礎,設計出葉片的簡單外形構架,然而在仿真模擬中,實驗結果與理論截然不同,在實踐中難以續(xù)航;Glauert根據(jù)風輪尾流的葉素理論,著眼于葉片外形的理論設計,引申風輪氣動理論的計算為基礎,并且根據(jù)實際結構要求加以修正,以此實現(xiàn)葉片優(yōu)化。但是值得一提的是,Glauert理論忽視了翼型阻力和葉片磨損方面對機組效率的影響,雖然在無風狀態(tài)下,不影響葉片的外形設計,然而一旦進入迎風狀態(tài),則十分影響風輪氣動性能。Wilson理論以Glauert設計為基礎,并加以改造,是目前風能發(fā)電機組經(jīng)常涉及的方法,其氣動優(yōu)化設計理論針對Glauert設計針對葉片和翼型上的缺陷,研究了葉片損耗和翼型狀態(tài)下阻力對葉片性能的影響,并且對風輪的氣動性能有所涉獵。葉片翼型的選擇尤其關鍵,系統(tǒng)氣動性能影響著風力發(fā)電機組的使用特性和壽命,而翼型氣動特性的好壞,直接影響著機組對風能的利用系數(shù)。

        2.2 葉片設計理論

        葉片是風力發(fā)電機中的關鍵部件之一,憑借自身良好的設計、可靠的質量和優(yōu)越的性能,是保障發(fā)電機組正常穩(wěn)定運行的重要因素。因此,葉片的設計與制造質量水平尤其重要,被視為風力發(fā)電系統(tǒng)的關鍵技術和技術水平代表。關于風力發(fā)電機組葉片部件的關鍵技術,主要包括有葉片的設計理論、結構形式、材料選擇和翼型設計等,而其中,葉片的翼型設計和結構形式與風力發(fā)電機組系統(tǒng)的性能和功率息息相關,是系統(tǒng)最為核心的部分。

        葉片設計包括葉片的葉型選擇、翼型設計、氣動外型設計、幾何參數(shù)、葉片載荷、動力學設計、復合材料結構、電氣自動化等,屬于綜合性一體技術,直接影響發(fā)電機組工作性能。對葉片設計的要求包括翼型設計、標準安裝配置、系統(tǒng)升阻比、葉尖材料、葉片扭角等。此外,由于機組依靠葉片捕獲風能,在葉片設計上,系統(tǒng)對葉片的設計結構、材料、工藝、質量、離心力以及對風能承受范圍等方面要求嚴苛;在后續(xù)實踐中,同樣要求葉片標準配置安裝、疲勞強度高、運轉安全可靠、低成本、維修便捷;在工作狀態(tài)下,葉片表面要求光滑、流線型,以減少由于空氣摩擦帶來的阻力,葉輪和軸承間持續(xù)添加潤滑油。正是由于葉片中這些因素缺一不可,因此其理論極其復雜,不易制作,要充分結合迎風狀態(tài)時的影響,考慮葉片結構、材料、質量、外形、粗糙程度等關鍵因素。

        2.3 葉片氣動能量損失修正

        在機組迎風時,由于系統(tǒng)承受空氣動力、旋轉離心力和自身重力的作用,葉片旋轉的同時會以擺振、扭轉、揮舞的方式振動,揮舞為葉片旋轉前后方向振動;扭轉為葉片與軸承的扭轉振動;擺振為葉片旋轉平面的彎曲振動,系統(tǒng)既承受機械振動,又承受氣動力、離心力等,倘若在交織作用下相互磨合,則振動趨于穩(wěn)定,否則由于系統(tǒng)無法平衡受力,將加快葉片磨損,甚至直接破壞軸承。以上條件將降低軸承旋轉速率,損失氣動能量,所以風電設計中氣動力學問題至關重要。由于葉片設計時裝置有扭角,弱主軸垂直葉片的旋轉平面上,所以主軸葉片彎曲勢必帶動相鄰主軸,因此揮舞振動和擺振對系統(tǒng)穩(wěn)定不具有威脅,而對于扭轉振動,由于扭轉載荷不足的問題,典型的葉片設計具有較強的扭曲承受能力,使自然頻率遠超激振頻率。

        3 葉片的優(yōu)化

        文章筆者講述一種新的大型風力發(fā)電機葉片設計方法,包含四個階段:第一階段是葉片翼型氣動系數(shù)的獲取,通過naca、Xfoil和AirfoilPrep三個軟件有機結合得到攻角區(qū)間在-180°~180°內的翼型氣動系數(shù);第二階段是葉片基本參數(shù)的設定,通過風力發(fā)電機葉片設計理論計算得到風力發(fā)電機的功率、風輪直徑、葉尖速比、葉片數(shù)、實度等;第三階段是采用Wilson法得到初步設計的葉片,通過Matlab編寫葉片效率的計算方法程序,進行初始葉片截面弦長和扭角的計算,從而得到初始葉片的效率值;第四階段是得到優(yōu)化后的兩組葉片,基于Wilson方法設計結果,利用遺傳算法,在個體適應度計算時考慮葉片沿展向的相對厚度的變化,得到優(yōu)化后的葉片參數(shù);最后綜合考慮葉片厚度相對于槳距角發(fā)生變化的情況下,再對葉片進行優(yōu)化,得到進一步優(yōu)化的葉片參數(shù)。

        后期仿真結果表明,在不同的風速下,通過這種優(yōu)化方法得到的葉片,比原有葉片的風能轉換效率都有所增加,從而驗證了優(yōu)化方法的有效性。

        4 結束語

        我國風能資源豐富,風電技術在目前來看依然前景遼闊,并且可再生能源符合我國可持續(xù)發(fā)展方針戰(zhàn)略。因此,促進風力發(fā)電的使用,對我國環(huán)保事業(yè)、維持生態(tài)平衡、避免能源危機方面至關重要。并且,由于在風力發(fā)電機組中,葉片為接受風能的主要部件,是捕獲風能容量的關鍵,因此在設計上要求嚴苛,需考慮機組動態(tài)參數(shù),從而使機組極限載荷,緩沖疲勞載荷,實現(xiàn)系統(tǒng)安全可靠的運行。

        參考文獻

        [1]陳家權,楊新彥.風力機葉片立體圖的設計[J].機電工程,2006(4).

        一区两区三区视频在线观看| 狠狠色噜噜狠狠狠狠888奇禾| 在线人妻无码一区二区 | 免费看泡妞视频app| 无码丰满少妇2在线观看| 亚洲中文字幕久久精品蜜桃 | 国产精品天堂| 在线观看国产精品自拍| 少妇高潮免费在线观看| 未满十八18禁止免费无码网站| 国产又爽又大又黄a片| 久久久精品人妻久久影视| 日韩精品无码区免费专区| 国产毛片A啊久久久久| 精品极品一区二区三区| 国产成人无码精品久久久露脸 | 国产精品美女久久久浪潮av| 久久久精品亚洲人与狗| 亚洲精品国偷拍自产在线观看 | 亚洲VR永久无码一区| 成人国产一区二区三区av| 精品综合一区二区三区| 污污内射在线观看一区二区少妇 | 日韩成人极品在线内射3p蜜臀| 国产在线一91区免费国产91| 亚洲av网一区天堂福利| 少妇连续高潮爽到抽搐| 天天色影网| 亚洲成a∨人片在线观看无码| 少妇太爽高潮在线播放| 人妻少妇久久中文字幕| 中文字幕影片免费在线观看| 国产精品久久中文字幕第一页| 亚洲av综合av国一区二区三区| 欧美多人片高潮野外做片黑人 | 亚洲av无码成人精品区狼人影院| 欧美日本日韩aⅴ在线视频| 中国少妇和黑人做爰视频| 国产精品一区久久综合| 六月丁香综合在线视频| 熟妇人妻中文av无码|