風電應用(三)葉片設計2

    2、風輪葉片設計
    風輪葉片的優化設計要滿足一定的設計目標,其中有些甚至是相互矛盾的,如:
    年輸出功率大化;
    大功率限制輸出;
    振動小化和避免出現共振;
    材料消耗小化;
    保證葉片結構局部和整體穩定性;
    葉片結構滿足適當的強度要求和剛度要求。
    葉片設計可分為氣動設計和結構設計這兩個大的階段,其中氣動設計要求滿足前兩條目標,結構設計要求滿足后四條目標。通常這兩個階段不是獨立進行的,而是一個迭代的過程,葉片厚度必須足夠以保證能夠容納腹板,提高葉片剛度。
    (1)外形設計
    葉片氣動設計主要是外形優化設計,這是葉片設計中至關重要的一步。,外形優化設計中葉片翼型設計的優劣直接決定風機的發電效率,在風機運轉條件下,流動的雷諾數比較低,葉片通常在低速、高升力系數狀態下運行,葉片之間流動干擾造成流動非常復雜。針對葉片外形的復雜流動狀態以及葉片由葉型在不同方位的分布構成,葉片葉型的設計變得非常重要。目前葉片葉型的設計技術通常采用航空上先進的飛機機翼翼型設計方法設計葉片葉型的形狀。先進的CFD技術已廣泛應用于不同類型氣動外形的設計,對于低雷諾數、高升力系數狀態下風機運行條件,采用考慮粘性的N-S控制方程分析葉片葉型的流場是非常必要的。