风力发电机叶片技术的发展趋势.pdf

维普资讯 灞 风力发电机叶片技术的发展概况与趋势 盖晓玲 田德 王海宽 韩巧丽 徐丽娜 王利俊 (内蒙古农业大学机电工程学院 010018) [摘 要】 通过对风力发电机叶片的技术的Glauert理论的假设条件，涡流系统和公式的推导过程 的分析，并结合当前风力发电机叶片的结构形式、材料选择、翼型的改进、加工工艺和风力发电机叶 片技术的发展概况推测 了风力发 电机叶片的发展趋势。 [关键词】：风力发电机叶片；Glauert理论；翼型；发展趋势 引言 模型。经典的叶片设计理论有贝茨理论、简化的 风力发电是与传统燃料发电相竞争的无污 风车理论、叶素理论、动量理论和葛劳渥旋涡理 染发电方式．是富有生命力的清洁能源。近年 论等，这里主要介绍由美国马萨诸塞州Amherst 来 ，风力发电产业发展迅速，世界各国风电装机 大学提出的经过改进的Glauert理论。Glauert理 容量与E1俱增。据世界风能协会统计，到2005 论考虑了风轮后涡流流动 ，并假定： 年 12月31F1，世界装机容量已达 58982MW，比 ①忽略叶片翼型阻力和叶梢损失的影响； 2004年多 1l31OMW。目前风力发电电量 占全球 ②忽略有限叶片数对气流的周期性影响； 发电电量的 1％，部分国家及地区已达20％甚至 ③叶片各个径向环断面之间相互独立。 更多。 1．1 风轮的涡流 系统 叶轮是风力发电机最重要 最昂贵的部件， 由涡流引起的风速可看成是 由下列三个涡 单个部件约占整个风力发电机成本的2O％，而 流系统叠加的结果 (如图1)： 叶轮的关键则是叶片。有关风力发电机叶片技 ①中心涡，集中在转轴上； 术主要包括叶片的设计理论，叶片的结构形式， ②每个叶片的附着涡； 叶片材料选择 ．叶片翼型的选择和叶片的加工 ③每个叶片尖部形成的螺旋涡。 工艺等方面。以下将详述风力发电机叶片技术 1．2 公式推导 的发展概况与发展趋势。 在叶轮上取一个环断面，r为径向方向 (如 1 叶片的设计理论 图2)。 风力发电机依靠叶轮吸取风能 ，叶轮直接 决定风力发电机的重要性能指标——风能利用 系数。叶轮性能的好坏取决于叶轮直径、叶片 涡 数 、叶片各剖面的弦长、厚度及翼型、叶片扭转 角等。由于实际风速变动及风向不稳等各种瞬 态激励的影响 ，实际运行工况相当复杂。计算中 ． 需对这些条件进行简化 ，提出简单实用的数学 · 53- 维普资讯 c厂 阻力系数，Cd=D／-~--Pv2C tasmffl~t v——气流速度 。 能量输 出：AP=f~Q=1一pW2rf~(Gsincp—