兆瓦級風(fēng)力機葉片的優(yōu)化設(shè)計

   摘要：風(fēng)力機葉片的優(yōu)化設(shè)計對于提高風(fēng)能利用效率和功率輸出有重大的意義。本文基于求解葉素一動量定理方程，忽略阻力影響，考慮葉尖損失因素，得出了一種風(fēng)力機葉片的優(yōu)化設(shè)計方法。該方法可以從理論上保證獲得最大的風(fēng)能利用系數(shù)，并對于不同冀型的葉片設(shè)計其有通用性．
關(guān)鍵詞：風(fēng)力機；葉片；優(yōu)化設(shè)計；葉尖損失
引言
    風(fēng)力發(fā)電是一種與傳統(tǒng)燃料發(fā)電相競爭的無污染發(fā)電方式，是富有生命力的清潔能源。風(fēng)力發(fā)電機組正向單機大容量并網(wǎng)型方向發(fā)展。目前2MW以下的并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機組已廣泛地投入實際運行中．國外5MW的風(fēng)力發(fā)電機組也處在試運行階段，10MW及以上級別的大型風(fēng)力發(fā)電機組也已經(jīng)在研制中。在風(fēng)力發(fā)電機中，葉輪是最重要、最昂貴的部件，單個部件約占整個風(fēng)力發(fā)電機成本的20％,其中葉片占18.3% [1]。葉片的
設(shè)計不僅決定了風(fēng)力機的效率而且還決定其輸出功率。葉片技術(shù)主要包括葉片的設(shè)計理論。葉片的結(jié)構(gòu)形式，葉片材料選擇以及葉片的加工工藝等方面。本文主要從風(fēng)力機的效率和輸出功率兩方面多葉片進行優(yōu)化設(shè)計。

   1、 葉素-動量[2]

    葉素是指將葉片沿葉展方向分成若千個小段，每一個小段稱為葉素。葉素是進行葉片氣動設(shè)計計算的基本單元，其速度和作用力示意圖如圖1所示：
 

    葉素一動量定理是假定作用于葉素上的力僅與通過葉素掃過的圓環(huán)的氣體的動量變化有關(guān)，通過鄰近圓環(huán)的氣流之間不發(fā)生徑向相互作用。因此，對于由N個葉素組成的葉片有以下關(guān)系：
    由力平衡得：