翼型風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計與三維建模論文

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1、甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代裝備制造工程系畢業(yè)論文翼型風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計與三維建模姓名：王成壽學(xué)號：142000848班級：G142701年級：2014級指導(dǎo)老師：楊欣摘要風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74×10^9MW，其中可利用的風(fēng)能為2×10^7MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風(fēng)很早就被人們利用--主要是通過風(fēng)車來抽水、磨面等，而現(xiàn)在，人們感興趣的是如何利用風(fēng)來發(fā)電。把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動能，這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)

2、，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三米的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因為風(fēng)力發(fā)電不需要使用燃料，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。本課題研究水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計、實體建模。主要任務(wù)如下：1.編制葉素軸向、周向速度誘導(dǎo)因子、最佳弦長及扭角的計算的界面程序；2.根據(jù)程序計算并繪制風(fēng)力機(jī)葉片弦長隨葉片展向長度的變化曲線；3.根據(jù)程序計算并繪制風(fēng)力機(jī)葉片扭角隨葉片展向長度的變化曲線；4.將所設(shè)計的葉片的三維模型的進(jìn)行實體建模。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電，風(fēng)力機(jī)葉片，三維建模0目

3、錄摘要11、綜述11.1、風(fēng)力機(jī)簡介11.2、風(fēng)力機(jī)簡史11.3、風(fēng)力機(jī)的特點21.4、風(fēng)力機(jī)的基本原理21.5、風(fēng)力機(jī)的構(gòu)成和分類31.6、風(fēng)力機(jī)存在的問題31.7、本課題的背景目的及主要工作42、風(fēng)力機(jī)設(shè)計理論62.1、翼型基本知識62.2、葉片設(shè)計的空氣動力學(xué)理論72.2.1、貝茨理論72.1.2、葉素理論82.1.3、動量理論92.3、風(fēng)力機(jī)的特性系數(shù)102.3.1、風(fēng)能利用系數(shù)Cp102.3.2、葉尖速比λ102.4、翼型介紹112.4.1、翼型的發(fā)展概述112.4.2、NACA翼型簡介113、風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計133.1、風(fēng)力機(jī)葉片的外

4、形設(shè)計133.1.1、葉片設(shè)計的總體參數(shù)133.1.2、確定風(fēng)輪直徑D133.1.3、翼型弦長計算143.1.4、葉片重要參數(shù)的選取143.2、葉片優(yōu)化設(shè)計的計算程序編制16II3.3、VB編程計算翼型參數(shù)163.3.1、風(fēng)力機(jī)設(shè)計參數(shù)163.3.2、需要計算的參數(shù)163.3.3、VB程序界面173.3.4、運行結(jié)果174、利用Solidworks三維建模194.1、NACA4412翼型相關(guān)數(shù)據(jù)194.2、模型展示205、總結(jié)25參考文獻(xiàn)26致謝27II1、綜述1.1、風(fēng)力機(jī)簡介風(fēng)力機(jī)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動力機(jī)械，又稱風(fēng)車。廣義地說，它是一種以

5、太陽為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動機(jī)。許多世紀(jì)以來，它同水力機(jī)械一樣，作為動力源替代人力、畜力，對生產(chǎn)力的發(fā)展發(fā)揮過重要作用。近代機(jī)電動力的廣泛應(yīng)用以及20世紀(jì)50年代中東油田的發(fā)現(xiàn)，使風(fēng)力機(jī)的發(fā)展緩慢下來。70年代初期，由于“石油危機(jī)”，出現(xiàn)了能源緊張的問題，人們認(rèn)識到常規(guī)礦物能源供應(yīng)的不穩(wěn)定性和有限性，于是尋求清潔的可再生能源遂成為現(xiàn)代世界的一個重要課題。風(fēng)能作為可再生的、無污染的自然能源又重新引起了人們重視。1.2、風(fēng)力機(jī)簡史風(fēng)車最早出現(xiàn)在波斯，起初是立軸翼板式風(fēng)車，后又發(fā)明了水平軸風(fēng)車。風(fēng)車傳入歐洲后，15世紀(jì)在歐洲已得到廣泛應(yīng)用

6、。荷蘭、比利時等國為排水建造了功率達(dá)66千瓦（90馬力）以上的風(fēng)車。18世紀(jì)末期以來，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)車的結(jié)構(gòu)和性能都有了很大提高，已能采用手控和機(jī)械式自控機(jī)構(gòu)改變?nèi)~片槳距來調(diào)節(jié)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。風(fēng)力機(jī)用于發(fā)電的設(shè)想始于1890年丹麥的一項風(fēng)力發(fā)電計劃。到1918年，丹麥已擁有風(fēng)力發(fā)電機(jī)120臺，額定功率為5～25千瓦不等。第一次世界大戰(zhàn)后，制造飛機(jī)螺旋槳的先進(jìn)技術(shù)和近代氣體動力學(xué)理論為風(fēng)輪葉片的設(shè)計創(chuàng)造了條件，于是出現(xiàn)了現(xiàn)代高速風(fēng)力機(jī)。1931年，蘇聯(lián)采用螺旋槳式葉片建造了一臺大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)速為13.5米/秒時,輸出功率達(dá)100千瓦,風(fēng)能利用

7、系數(shù)提高到0.32。在第二次世界大戰(zhàn)前后，由于能源需求量大，歐洲一些國家和美國相繼建造了一批大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。1941年，美國建造了一臺雙葉片、風(fēng)輪直徑達(dá)53.3米的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，當(dāng)風(fēng)速為13.4米/秒時輸出功率達(dá)1250千瓦。26英國在50年代建造了三臺功率為100千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。其中一臺結(jié)構(gòu)頗為獨特，它由一個26米高的空心塔和一個直徑24.4米的翼尖開孔的風(fēng)輪組成。風(fēng)輪轉(zhuǎn)動時造成的壓力差迫使空氣從塔底部的通氣孔進(jìn)入塔內(nèi)，穿過塔中的空氣渦輪再從翼尖通氣孔溢出。法國在50年代末到60年代中期相繼建造了三臺功率分別為1000千瓦和800千瓦的大型風(fēng)力

8、發(fā)電機(jī)?，F(xiàn)代的風(fēng)力機(jī)具有增強(qiáng)的抗風(fēng)暴能力，風(fēng)輪葉片廣泛采用輕質(zhì)材料，運用近代航空氣體動力學(xué)成就，使風(fēng)能利用系數(shù)提高到0.45左右，用微處