資源描述：
《小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪設(shè)計》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪設(shè)計林閩張崇巍/合肥工業(yè)大學(xué)電氣學(xué)院張艷紅修強(qiáng)/新疆新能源研究所摘要：基于經(jīng)典的格勞特（Glauert）渦流理論，提出的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪的氣動設(shè)計方法，該方法的優(yōu)點是考慮了葉輪產(chǎn)生的渦流速度，通過在300W的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計中的實際應(yīng)用，證明是可行的。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電葉輪設(shè)計中圖分類號：TK83文獻(xiàn)標(biāo)識碼B文章編號：1006-8155（2007）01-0024-04ImpellerDesignforSmallWindGeneratorAbstract:BasedonclassicalGlauertvortextheory,theaerodynamicdesign
2、ingmethodforsmallwindgeneratorisputforward,anditsadvantageisthatthevortexvelocitybyimpellerisconsidered.Throughthepracticalapplicationin300Wwindgeneratorimpeller,itisprovedtobefeasible.Keywords:WindgeneratorImpellerDesign0引言風(fēng)力發(fā)電葉輪的氣動設(shè)計方法很多，本設(shè)計方法是基于經(jīng)典的格勞特（Glauert）渦流理論，其優(yōu)點是考慮了葉輪產(chǎn)生的渦流速度，一直到今天該方法仍
3、具有實用價值。1設(shè)計原理假設(shè)氣流從左向右吹過葉輪，葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度為ω。在葉輪半徑為r的地方取一個截面，其流動情況如圖1所示，在葉輪下游，氣流相對于葉片的旋轉(zhuǎn)速度增加到ω+?。iIωdEvωr(1+h)2v(1+k)2dRdFudRy圖1氣流在葉輪中的流動情況設(shè)ω+?=hω那么?=(h?1)ω(1)其中h為周向誘導(dǎo)因子。在風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)，氣流相對于葉片的角速度可表示為?(1+h)ω+=ω(2)221在半徑r處，對應(yīng)的圓周速度為1+hυ′=ωr(3)2設(shè)v2=kv1k為軸向誘導(dǎo)因子(4)則通過葉輪的軸向速度為v+v1+k12v==v(5)122在葉輪旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)，離轉(zhuǎn)軸r處的氣流入流
4、角I和相對風(fēng)速w分別為v′ωr1+hcotI==?=λe(6)vv1+k1v(1+k)ωr(1+h)1w==(7)2sinI2cosI根據(jù)翼剖面理論,作用在r處的微段翼剖面的氣動力為12dRy=ρcywcdr(8)212dR=ρcwcdr(9)xx2式中cy為升力系數(shù)；cx為阻力系數(shù)；c是半徑r處的弦長。把dRy和dRx分別向風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸和周向投影。12軸向：dF=dRcosI+dRsinI=ρwcdr(ccosI+csinI)(10)vyxyx212周向：dF=dRsinI?dRcosI=ρcwdr(csinI?ccosI)(11)uyxyx2設(shè)tanε=cxcy(12)12cos(
5、I?ε)則dFv=ρcwcydr(13)2cosε12cos(I?ε)dFu=ρcwcydr(14)2cosε在r和（r+dr）的微段上，軸向推力為12cos(I?ε)dF=BdF=ρcBrwcdr(15)vy2cosε氣動扭矩為12sin(I?ε)du=rBdF=ρcBrwcdr(16)vy2cosε根據(jù)動量理論：氣體通過r和(r+dr)之間的圓環(huán)上的軸向動量，推離dF等于通過圓環(huán)的流量和軸向速度變化的乘積：2dF=mΔV=m(v?v)(17)12因為m=ρ2πrdrV=ρπrdr(1+k)V(18)122所以dF=πρrdrV1(1?k)(19)同樣，考慮到角動量。22dM=m
6、Δωr=mr?(20）其中Δω=?是氣流通過風(fēng)輪是角速度的變化量。3dM=πρrdr(1+k)?(21)根據(jù)以上推理，由式(16)、(21)得2πωrv(1+k)(h?1)cosε1cBc=y2wsin(I?ε)(22)4πr(h?1)sinIcosε=(h+1)sin(I?ε)由式(15)、(19)得2222πrv1(1+k)cosε8πr(1?k)cosεsinIcyBc=2=(23）wcos(1?ε)(1+k)cos(I?ε)將上兩式演化1?kcyBccos(I?ε)令G==(24)21+k8πrsinεsinIh?1cyBcsin(I?ε)E==(25)h+14πrsin2
7、IcosεG(1?k)(1+h)==cot(I?ε)cotIcotε(26)E(n?1)(1+k)半徑為r和（r+dr）的圓環(huán)從氣流中能吸收到的最大功率為32dP=ωdm=πρrdrω(1+k)(h?1)v(27)u1對應(yīng)的功率系數(shù)為22dPuωr2c==(1?k)(h?1)=λ(1+k)(h?1)(28)P32ρπrdrvv11因為在理想狀態(tài)下，葉片剖面均處在阻升比很小的范圍內(nèi)，因此，cx可視為零。即tanε→022G2λ(1+h)(1?k)(h+1)=cotI==
