风叶专题三总体设计3传动轴
风叶专题(三)总体设计3
在过去的10多年中,水平轴风机叶片翼型通常选择naca系列的航空翼型,比如naca44xx,na-ca23xx,naca63xx及nasals(1)等。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,这些翼型对前缘粗糙度非常敏感,一旦前缘由于污染变得粗糙,会导致翼型性能大幅度下降,年输出功率损失最高达30%。在认识到航空翼型不太适合于风机叶片后,80年代中期后,风电发达国家开始对叶片专用翼型进行研究,并成功开发出风电叶片专用翼型系列,比如美国seri和nrel系列、丹麦riso-a系列、瑞典ffa-w系列和荷兰du系列okmart.com。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,这些翼型各有优势,seri系列对翼型表面粗糙度敏感性低;riso-a系列在接近失速时具有良好的失速性能且对前缘粗糙度敏感性低;ffa-w系列具有良好的后失速性能。丹麦lm公司已在大型风机叶片上采用瑞典ffa-w翼型,风机专用翼型将会在风机叶片设计中广泛应用。表1为对nrel翼型系列性能提高的估算。
目前叶片外形的设计理论有好几种,都是在机翼气动理论基础上发展起来的。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,第一种外形设计理论是按照贝茨理论得到的简化设计方法,该方法是假设风力机是按照贝茨公式的最佳条件运行的,完全没有考虑涡流损失等,设计出来的风轮效率不超过40%。后来一些著名的气动学家相继建立了各自的叶片气动理论。schmitz理论考虑了叶片周向涡流损失,设计结果相对准确一些。glauert理论考虑了风轮后涡流流动,但忽略了叶片翼型阻力和叶稍损失的影响,对叶片外形影响较小,对风轮效率影响却较大。wilson在glauert理论基础上作了改进,研究了叶稍损失和升阻比对叶片最佳性能的影响,并且研究了风轮在非设计工况下的性能,是目前最常用的设计理论。
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