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基于最大风能利用系数的风力机翼型设计
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK83[动力工程及工程热物理—流体机械及工程] TH12[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400030, [2]丹麦技术大学机械工程学院灵比DK-2800丹麦, [3]重庆工商大学机械工程学院,重庆400067
  • 相关基金:国家自然科学基金(50775227); 重庆市自然科学基金重点(CSTC 2008BC3029)资助项目
中文摘要:

以叶素动量理论为基础,对翼型风能利用系数进行循环迭代以求解其最大值,同时分析翼型在各段升阻比范围内升阻比增加对风能系数的影响。针对风力机展向各处对翼型设计的不同要求,基于翼型型线与噪声预测理论,综合考虑翼型的前缘粗糙度敏感性、非设计工况特性、失速特性、噪声特性以及风力机的使用寿命,提出以多攻角范围内翼型风能利用系数为设计目标来设计翼型的新方法。计算实例选取相对厚度为18%的翼型进行优化计算,得到一种性能优越的风力机专用翼型,通过和风力机常用翼型NACA 63418在雷诺数Re=2×106和Re=6×106下自由转捩和固定转捩两种工况时性能的综合比较,新翼型在5°~14°攻角范围内具有良好的粗糙度敏感性、非设计工况特性、失速特性以及低噪声,同时也具有更高的风能利用系数,很好地满足了风力机专用翼型的设计要求。

英文摘要:

Based on the blade element momentum(BEM) theory,the power coefficient of a wind turbine can be expressed in function of local tip speed ratio and lift-drag ratio.By taking the power coefficient in a predefined range of angle of attack as the final design objective and combining with an airfoil noise prediction model,the previously developed integrated design technique is further developed.The new code takes into account different airfoil requirements according to their local positions on a blade,such as sensitivity to leading edge roughness,design lift at off-design condition,stall behaviors,noise emission as well as wind turbine service life.To show the performance of the new design technique,a new airfoil with relative thickness of 18% is designed.Comparisons with a wind turbine airfoil(NACA 63418) at Re=2×106 and Re=6×106 for free and fixed transitions show that the new airfoil has a higher power efficiency,better designed lift at off-design condition,better stall behavior,less sensitivity to leading edge roughness and lower noise emission.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603