2KW風力發(fā)電機組低風速葉片設計和分析報告

1、課程：空氣動力學2KW風力發(fā)電機組 低風速葉片設計與分析姓名：余輝學 號：201580812008指導教師：傅彩明2016年01月05日2KW風力發(fā)電機組低風速葉片設計與分析一. 課題研究的背景和意義1941年，美國把蒙特研制的第一臺風力發(fā)電機開啟了風力發(fā)電 ；此后，大 型風力渦輪發(fā)電機促進了風力發(fā)電；如今,世界許多國家都安裝了超大型風力發(fā) 電機進行風力發(fā)電，促進風力發(fā)電長遠發(fā)展。近年來全球的風力發(fā)電發(fā)展很快， 裝機容量的年平均增長率超過了 30%風能是一種技術(shù)比較成熟、很有開發(fā)利用 前景的可再生能源之一。開發(fā)利用風能對世界各國科技工作者具有極強的魅力， 從而喚起了世界眾多學者致力于風能利用方

2、面的研究。本文將對風力發(fā)電基本原 理和具體2KW風機葉片設計進行論述。目前，全球都面臨著能源枯竭、環(huán)境惡化、氣溫升高等問題，日益增長的 能源需求、能源安全問題受到世界各國廣泛關(guān)注。風能具有可再生、資源廣、安 全、清潔、無燃料風險等優(yōu)勢，因此，世界各國都在加快風力發(fā)電技術(shù)的研究， 以緩解越來越重的能源和環(huán)境壓力。中國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國， 提供電力的能源消費是以煤炭為主，燃煤發(fā)電量占總發(fā)電量的80%但是，能為人類所用的石化資源是有限的，據(jù)第二屆環(huán)太平洋煤炭會議資料介紹， 若不趁早 調(diào)整以石化能源為主體的能源結(jié)構(gòu)， 終將導致有限的石化能源趨于枯竭， 人類生 態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的惡性循環(huán)，不

3、利于經(jīng)濟、能源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。二. 風力發(fā)電機的設計理論風力發(fā)電是通過捕風裝置的風輪將風能裝換成機械能， 再將機械能轉(zhuǎn)換成電 能的過程，因此構(gòu)成風輪的翼型的結(jié)構(gòu)性能直接影響著分風能的轉(zhuǎn)換效率。 本章 介紹風力機翼型的幾何結(jié)構(gòu)、空氣動力學基礎概念及基礎理論，為下文的葉片分 析設計奠基礎。2.1風力機的基本概念（1）風力機的基本概念和參數(shù)風輪葉片的幾何形狀不同，則空氣動力特性也不同。為了設計風機，必須對 風機的有關(guān)的概念和術(shù)語加以理解，例如，風輪、葉片、葉片旋轉(zhuǎn)平面、風輪直 徑、葉尖速比等，而翼型外形由翼的前后緣、弦、中弧線、翼的上下表面、葉片 安裝角、攻角、來流角、最大厚度及最大相對厚度、彎度

4、與彎度分布等參數(shù)決定。（2）葉片空氣動力學相關(guān)概念風力發(fā)電機的葉片是細而長的結(jié)構(gòu)，相對于流動方向的速度分量，其葉展方 向的速度分量通常很小，因此，通常假定在給定徑向位置處的流動是二維的， 這 樣就可以使用二維翼型數(shù)據(jù)對葉片的氣動性能進行分析。假定翼型處于靜止狀 態(tài),令空氣以相同的速度吹向葉片時，作用在翼型上的空氣動力將不改變其大小。 空氣動力只取決于相對速度和攻角的大小。由于受翼型表面形狀的影響，作用在翼型表面上的空氣壓力是不均勻的。 翼 型的上表面壓力低于周圍的氣壓， 稱為吸力面；下表面壓力則高于周圍氣壓，稱 為壓力面。由伯努利理論，翼型的上表面氣流速度較高，下表面的氣流速度則比 來流低。因

5、此翼型的周圍可以看做是兩類氣流的合成。 第一類是當翼型置于均勻 的氣流中，在零升力條件下流過翼型的氣流；另一類是圍繞翼型的環(huán)流，從下表 面流回到上表面。翼型的升力就是由后者產(chǎn)生的。作用于翼型截面上的空氣動力可以由升力、 阻力和俯仰力矩來表示。對于迎 角的各個值總有一特殊點，使得空氣動力對這一點的力矩為零，稱為壓力中心（也 稱氣動中心）?？諝鈩恿υ谝硇徒孛嫔系挠绊懣梢杂蓡为氉饔糜趬毫χ行狞c的升 力和阻力來表示。當氣流流過翼型時，葉片下表面的壓力大于周圍空氣的壓力， 而上表面的壓力則要小與周圍的空氣壓力。 因此，在葉尖空氣要從下表面流向上 表面，結(jié)果在葉稍產(chǎn)生渦旋。在葉片中部的對稱面兩邊的旋渦具有

6、不同的旋轉(zhuǎn)方向，并且在離開葉片后面 不遠的地方翻卷長兩個孤立的大旋渦。旋渦的不斷形成以及葉片運動參數(shù)的變 化，他們所需的能量供給必然減少氣流對葉片所做的功，所以這些旋渦引起的后果就是使得阻力增加，由此產(chǎn)生的這部分阻力被稱為誘導阻力。2.2風力機的基本氣動理論風力發(fā)電是一門包含流體力學、空氣動力學、材料力學、機械加工等各方面 知識的復雜學科，隨著對風力發(fā)電研究的深入，特別是流體力學和空氣動力學的 發(fā)展及其在風力發(fā)電機設計上的應用，形成了許多關(guān)于風力發(fā)電機設計的理論， 其中最重要的有貝茲理論、葉素理論和葛勞渥旋渦理論。三. 葉片設計過程3.1設計基礎較好的風力機必須具有良好的氣動性能，以獲得較高的

7、風能利用系數(shù)和較大 的經(jīng)濟效益。風力機的氣動性能主要表現(xiàn)為葉片的氣動性能。 因為葉片的設計對 風力機性能有重大影響。葉片的核心設計包括：計算風輪直徑 D,確定葉片數(shù)B,選取葉素翼型，計 算各葉素弦長C和安裝角B。葉片分析設計流程為：（1）確定風機特征風速及 電機功率P;（2）計算風輪直徑D;（3）確定風機尖速比；（4）確定風機葉片 數(shù)B;（ 5）選取葉片翼型；（6）確定各葉素弦長C和安裝角9;（ 7）計算葉 片性能參數(shù)；（8）計算葉片動力學特征。3.2風力機特征風速的確定風速變化大，很難用一種數(shù)學模型準確地描述。 對風速描述的方法：以實測 典型風的各種風速的頻率曲線為基礎， 模擬風速的頻率曲線

8、，用概率統(tǒng)計的方法 建立估算風速的數(shù)學表達式。世界常用的估算風速的函數(shù)有兩種：（1）瑞利（Ray leigh）函數(shù)分布；（2） 威布爾（Weibull ）函數(shù)分布。3.3葉片基本設計方法331風輪直徑計算的五個模型（1）模型一對給定的風力機，其風輪直徑 D為：Pn3CP Vn8(3-1)式中，Pn 風力機輸出功率；Cp 風能利用系數(shù)；機械效率；一一空氣密度，1.225 kg m3 ；Vn 額定風速；（2）模型二對模型一進行簡化得：(3-2)IJY 0.49CP v3D（3）模型三 根據(jù)以往實踐，對于現(xiàn)代高速風力機風輪直徑 D可粗略的估 算為：(3-3)（4）模型四對于大型風力發(fā)電機，其風輪直徑

9、 D可粗略的估算為:(3-4)Pn 0.12V；模型二、三、四是在一的基礎上做的某些簡化，相比，模型一計算精度較高（5）模型五輪直徑：考慮溫度、高度對空氣密度的影響，水平軸風力發(fā)電機的風DiPn（ 3-5 ）KC Ct total式中，K單位換算系數(shù);C 空氣高度密度換算系數(shù)，不同海拔高度空氣密度的修正系數(shù)； G空氣溫度密度換算系數(shù)，不同溫度時空氣密度的修正系數(shù)； total風力機總效率，風力機的總效率一般取total 25%50%；低速風力機取小值，高速風力機取大值；一般設計時高速風力機取30%50%3.3.2 葉片相關(guān)設計參數(shù)確定(1)尖速比0風輪的尖速比0是風輪的葉尖線速度和設計風速之比

10、。尖速比與風輪效率 密切相關(guān)，在風力機沒有超速的條件下，運轉(zhuǎn)于高尖速比狀態(tài)下的風力機具有較 高的風輪效率。尖速比-風能利用系數(shù)的影響情況如圖3.1所示。從性能曲線可 知，不管葉尖速比高或低，風能利用系數(shù)都不是最優(yōu)，只有在某個中間狀態(tài)，才 可達到最佳。若風力發(fā)電機在整個運行區(qū)域內(nèi)，都可保持在這個最佳葉尖速比狀 態(tài)，則風能利用效率就是最好的。通常，高速風力機尖速比在68之間時，風力機具有較高的風能利用系數(shù)。圖3.1尖速比對風能利用系數(shù)的影響(2) 葉片數(shù)B風輪的葉片數(shù)取決于葉片的尖速比0，風力發(fā)電的高速風力機一般取 0 5，性能更為優(yōu)越的三葉片風力機的應用較為廣泛。貝茨理論和渦流理論基于無 限葉片

11、數(shù)，有限風力機葉片數(shù)B對風力機效率存在影響機理做了闡述， 其方法應 用于風力機時，在正常負載情況下，其風能利用系數(shù)與風洞試驗結(jié)果接近。(3) 翼型翼型的選取對風力機的效率十分重要，葉片通常由翼型系列組成。較好的翼 型應該是在某一攻角范圍內(nèi)升力系數(shù) Cl較高，而阻力系數(shù)Cd較??；它所適應 的雷諾數(shù)與風力機實際運行情況的雷諾數(shù)相近；且具有較高的結(jié)構(gòu)強度和良好的 制造工藝性。由于葉片根部各翼型力臂較小，對風力機風輪輸出扭矩貢獻不大， 所以葉根對風力機性能影響較小，主要考慮加工方便和強度問題。在尖部采用薄 翼型以滿足高升阻比的要求；根部采用相同翼型或較大升力系數(shù)翼型的較厚形 式，以滿足結(jié)構(gòu)強度的需要。

12、翼型數(shù)據(jù)選取步驟如下：(1) 選取雷諾數(shù)R,選取與風力機實際運行時的雷諾數(shù)相近的值；(2) 選取最佳攻角及升阻系數(shù)，選取相近雷諾數(shù)附近的最大升阻比所對應的 角度作為攻角，再由攻角確定升力系數(shù) Cl和阻力系數(shù)Cd等特征值。333葉展的葛勞渥(Glauert )設計模型葛勞渥(Glauert )設計模型是考慮了風輪后渦流流動的葉素理論。其設計 模型有兩種，一種未引入干擾系數(shù)，另一種則引入了干擾系數(shù)(1)模型一中間參數(shù)計算:kik21rarcta n( o)3R3(3-6)COS ki( R 0) _1k3弦長C:(3-7)dP風能利用系數(shù)Cp :dM 4 r33b(1 a)vdr0dP8 0 3c

13、p2 b(1 a) d12 30 R2v30 02(3-9)(3-10)8 (1 k2)1 r1 k2 k4k2 1 BCl安裝角 B：arccotk4(3-8)(2)模型二風輪半徑r處的葉素對風輪軸功率的貢獻量為：求最大風能利用系數(shù)， 極值條件為：即求式(3-13)的條件極值，通過運算可得到上式的b 1 3ab 4a 1( 3-11)b 2(1a)(4a 1)這樣對應一個入值就可以利用式(3-11 )求得相應的軸向干擾系數(shù)a及切向 干擾系數(shù)b的值。通過以上各式可得弦長C:2C8 arsin(3-12)(1 a) BCL cos安裝角：1 aarcta n()(3-13)(1 b)3.4具體2

14、KW型風機葉片設計341 確定風輪直徑D本文選擇風輪直徑計算模型一，即式（3-1 ）計算風輪直徑D:DPn8 200035.721mcp vn8 心5 .83 仁右 73式中，風能利用系數(shù)Cp 0.45 ；發(fā)電機的機械效率0.83 ；空氣密度1.225Kg / m3 ；設計風速vn 7m/s。取風輪直徑D 5.7m。3.4.2 確定尖速比0由于通常，高速風力機尖速比在68時，風力機具有較高的風能利用系數(shù)， 因此本文選取尖速比63.4.3 確定葉片數(shù)B三葉片風機的運行和輸出功率較為平穩(wěn)，目前風機多采用三葉片，因此本文也將采用三葉片B 3。3.4.4 確定翼型本文的翼型選取與翼型基本氣動性能計算借

15、助于Profili 軟件，Profili 軟件是專業(yè)進行翼型設計和分析的空氣動力學分析設計軟件。該軟件翼型庫量大， 且可根據(jù)需要設計新翼型；其氣動性分析以專業(yè)氣動性分析軟件XFOIL為基礎，可針對不同需要從不同角度對現(xiàn)有翼型進行氣動性分析，計算全面且精度高。該軟件的應用不僅簡化了葉片設計的翼型選取環(huán)節(jié)，而且提高了翼型外形數(shù)據(jù)和氣 動性能數(shù)據(jù)的精度，進而提高了葉片設計精度。由于各種翼型具有不同的安裝角、升阻比、尖速比和葉片扭曲，因此，各種 翼型的捕獲風能的能力，抗彎強度，降噪能力等等各不盡同，而復合葉片可以綜 合幾種翼型的優(yōu)點，獲得一種綜合性能好的葉片。所以本文采用風力發(fā)電機專用新翼型S822和

16、S823翼型，將兩者進行組合使用。此類翼型具有更大升力系數(shù)以 及更小的外形阻力，還具有對表面粗糙度不敏感的特性。S822翼型形狀如圖3.2所示，其最大彎度16.01 %在39.2 %翼弦處，最大曲面1.89 %在59.6 %翼弦處，翼型前緣半徑0.6452 %，翼型后緣厚度為0。圖3.2 S822翼型形狀圖3.3 S823翼型形狀S823翼型形狀如圖3.3所示，其最大彎度21.14 %在24.3 %翼弦處，最大 曲面2.51 %在70.5 %翼弦處，翼型前緣半徑1.0749 %，翼型后緣厚度為0。(1)雷諾數(shù)的選取由于葉片運行于10米左右的空間環(huán)境內(nèi)，所以由Profili軟件計算10米高 空空

17、氣的雷諾數(shù)得Re=500000。(2)設計攻角及升阻系數(shù)1、S822翼型的攻角及升阻系數(shù)應用Profili軟件對S822翼型數(shù)據(jù)進行分析得到圖3.4和圖3.5以及表3.1 所示的結(jié)果：鼻&恥圖3.4 S822升阻系數(shù)隨攻角的變化情況CmiaipMl!圖3.5 S822升阻比及力矩系數(shù)隨攻角的變化情況表3.1 S822 不同攻角下的各系數(shù)值表S822Re= 500000AlfaClCdCl/CdCm-8-0.51870.0128-40.5234-0.0863-7.5-0.48180.0123-39.1707-0.0835-7-0.44470.0117-38.0085-0.0807-6.5-0.4

18、0420.0112-36.0893-0.0786-6-0.35860.0107-33.514-0.0772-5-0.26590.0099-26.8586-0.0747-4.5-0.21870.0095-23.0211-0.0735-4-0.16950.0092-18.4239-0.0727-3.5-0.11720.0089-13.1685-0.0723-3-0.06360.0087-7.3103-0.0721-20.04290.00864.9884-0.0716-1.50.09740.008611.3256-0.0715-10.15420.008518.1412-0.0718-0.50.211

19、70.008524.9059-0.072200.2670.008730.6897-0.07230.50.32040.008736.8276-0.07191.50.43530.008551.2118-0.072420.48760.008557.3647-0.07172.50.54110.008464.4167-0.071230.59790.008570.3412-0.071440.69680.008581.9765-0.068650.78420.008691.186-0.06355.50.82130.008992.2809-0.059760.84040.009192.3516-0.05216.5

20、0.83550.009885.2551-0.040170.82170.010975.3853-0.02727.50.82690.012168.3388-0.0198.50.88960.015457.7662-0.015790.90940.01753.4941-0.01159.50.93330.018550.4486-0.008100.95680.0247.84-0.004510.50.97920.021745.1244-0.0011111.00590.023343.17170.001511.51.0180.025839.45740.0056121.05010.027138.74910.0073

21、12.51.06760.029436.31290.0102131.0760.032633.00610.0137從如圖3.5所示的曲線中可以大致知道，在攻角為 6附近升阻比為最大。 由表3.1不同攻角下的升、阻力系數(shù)可知，S822翼型在攻角為6時具有最大的升阻比CL/ CD=92.3516，此時升力系數(shù)CL =0.8404，阻力系數(shù)CD =0.0091。2、S823翼型的攻角及升阻系數(shù)應用Profili軟件對S823翼型數(shù)據(jù)進行分析得到圖3.6和圖3.7以及表3.2 的結(jié)果。從如圖3.7所示的曲線中可以大致知道，在攻角為 7附近升阻比為最 大。參見不同攻角下的升、阻力系數(shù)表3.2可知，S823翼

22、型在攻角為7時具有 最大的升阻比CL/ CD=85.5366，此時升力系數(shù)CL =1.0521，阻力系數(shù)CD=0.0123。5為僦 SD DMQU夭華X當It 2* 7%豊整圖3.6 S823升阻系數(shù)隨攻角的變化情況聲甜Aosraw-fttME 21 “氣 5. 24 iH 睡武寤ST釘九哥心 KAI圖3.7 S823升阻比及力矩系數(shù)隨攻角的變化情況表3.2 S823 不同攻角下的各系數(shù)值表S823Re = 500000AlfaClCdCl/CdCm-6-0.33250.014-23.75-0.1276-5.5-0.28420.0134-21.209-0.1274-5-0.23110.0132

23、-17.5076-0.1276-4.5-0.17650.0133-13.2707-0.1278-4-0.12360.013-9.5077-0.1274-3.5-0.06930.0125-5.544-0.1277-3-0.0130.0121-1.0744-0.1279-2.50.04150.01173.547-0.1276-1.50.15160.010714.1682-0.127-10.20740.010719.3832-0.1267-0.50.26440.010724.7103-0.126900.32130.010530.6-0.12690.50.37770.010735.2991-0.126

24、710.4350.010541.4286-0.12671.50.49160.010546.819-0.12662.50.6050.010657.0755-0.126130.65970.010861.0833-0.12553.50.71490.010866.1944-0.124940.76790.010970.4495-0.12384.50.82120.011273.3214-0.122850.87330.011277.9732-0.12165.50.92270.011580.2348-0.119860.970.011782.906-0.11776.51.01570.011985.3529-0.

25、115271.05210.012385.5366-0.11117.51.08210.012983.8837-0.105981.1070.013780.8029-0.18.51.12270.014975.349-0.093291.13570.016469.25-0.08639.51.14640.018163.337-0.0798101.1590.019958.2412-0.074110.51.17370.021953.5936-0.0692111.18940.02449.5583-0.065111.51.2010.026645.1504-0.0611121.21410.029241.5788-0

26、.057512.51.22950.031838.6635-0.0544345葉展形狀設計計算考慮到葉片需要與輪轂配合，同時要考慮翼型與連接部分的過度以及強度要 求，葉片小于0.1倍直徑R部分采用過度設計而不采用翼型。葉片設計主要考慮 0.2RR采用翼型的部分，主要計算各個葉素的弦長C和安裝角B。本文選擇葛勞渥（Glauert ）設計模型二來計算各個葉素的弦長 C以及安裝角B。為滿足葉尖部分高升阻比，根部具有較高結(jié)構(gòu)強度的要求，將葉片 0.2RR 段沿葉展方向分成40段每段57mm共計41個截面。其中127截面采用較厚 的S823翼型，2841截面采用升阻比較大的S822翼型。根據(jù)葛勞渥（Gla

27、uert ） 設計模型二，并通過運用工程計算軟件 Matlab進行編程計算得到各個葉素的弦 長和安裝角，并通過函數(shù)擬合來對其所得結(jié)果進行修正。修正前后所得到的弦長和安裝角如下表所示：表3.3葉片設計參數(shù)列表葉素編號r/R半徑r(mr)軸向干擾系數(shù)徑向干擾系數(shù)弦長C (mr)安裝角()所選翼型修正前修正后修正前修正后10.25700.32070.1335479473.835819.53719.7539S82320.226270.32240.1127460452.893417.764518.0325S82340.267410.3250.0832421414.337914.773915.0037S8

28、2350.287980.3260.0726403396.658213.508513.679S82360.38550.32680.0638386379.999312.369712.4695S82390.3610260.32860.0452339335.81329.56169.4554S823100.3810830.3290.0408326322.90348.78818.631S823120.4211970.32980.0337301299.6127.42967.2112S823150.4813680.33050.026269270.4945.76545.5621S823170.5214820.3

29、3090.0223252254.57184.84754.7175S823180.5415390.33110.0207243247.55764.43494.3567S823190.5615960.33120.0193236241.12994.04934.0308S823210.617100.33150.0168222229.90113.34943.4676S823230.6418240.33170.0148209220.61812.73112.9982S823240.6618810.33180.0139203216.62292.44822.7907S823250.6819380.33190.01

30、31198213.01392.18112.5977S823260.719950.3320.0124193209.75781.92832.4168S823300.7822230.33220.01218199.59472.04091.7765S822310.822800.33230.0095213197.60221.84551.6304S822340.8624510.33240.0083199192.40631.31191.2143S822350.8825080.33250.0079194190.82361.14961.0828S822360.925650.33250.0076190189.259

31、80.99430.9556S822380.9426790.33260.0069183186.05550.70290.7176S822400.9827930.33260.0064175182.52630.43460.5102S82241128500.33270.0061172180.55640.30820.4225S822其中在對葉片的弦長和安裝角進行擬合修正時，以r R為自變量，分別以(r R , C)和(r R，)作為樣點進行函數(shù)模擬。通過運用Matlab中的polyfit函數(shù)分別對弦長C和安裝角 采用三次、四次多項式進行修正。最后得到的擬合 函數(shù)如下：rrrrC( )-1.5687( )3

32、 3.5281( )2-2.778( ) 1.0258RRRR(R) 0.93265(R)4 -3.4956(R)3 4.8068(R)2-3.0162(R) O.77637為將修正前后的結(jié)果更加的形象化，將其修正前后的弦長C和安裝角隨半徑r的變化分布情況做成線圖，如圖 3.8和圖3.9所示。圖3.8 弦長C隨半徑r的變化曲線圖3.9 安裝角 隨半徑r的變化情況3.5葉片的幾何建模3.5.1葉片各葉素三維坐標處理圖形變換的實質(zhì)是對組成圖形的各頂點進行坐標變換。本文將采用基于點的 坐標幾何變換理論求解葉片各截面在空間實際位置的三維坐標。其思路為：獲得翼型上下弦數(shù)據(jù)(xo,yo) 以翼型氣動中心為

33、原點的二維坐標 (為$) 葉素各 離散點空間實際坐標(x,y,z)。建立三維坐標系：設葉片根部r=0處的葉素平面為XOY平面；葉展方向為Z 軸正向；原點設在 r=0的葉素平面的氣動中心。葉片輪廓線各離散點坐標 (x,y,z)。具體求解步驟如下：獲取翼型數(shù)據(jù)(Xo,yo)。通過Profili軟件導出S822翼型和S823翼型的數(shù)據(jù)。(2)求解以翼型氣動中心為原點、翼型前后緣連線為x軸的二維坐標(為，)。設氣動中心坐標為(X,Y)。貝U(“yj (by。)(X,Y)(3-19)(3)求解各葉素各離散點空間實際坐標(x,y,z)。 結(jié)合弦長計算各葉素坐標：XT)(為,) c(3-20) 旋轉(zhuǎn)葉素得實

34、際空間坐標：xX； y cos(arcta 門上 )X222、2( 3-21 )y, X2 y2 sin(arctan)X2z r將式（3-21 ）代入式（3-22）有:xCX；yfcos(arcta 門上)XiyCx；y；sin(arctan 經(jīng))Xiz r本文將翼型氣動中心確定在翼弦上距離前緣30%處，并通過Matlab編程計算得到各個葉素的三維坐標數(shù)據(jù)。葉片幾何建模將上一步計算得到的各個葉素的三維坐標參數(shù) （x,y,z）導入EXCEL中，然后 直接通過solidedge中的“按表創(chuàng)建曲線”命令將EXCEL中的各個葉素的三維坐 標分別導入以獲得各葉素的輪廓線。導入 solidedge中的各

35、個葉素輪廓線如圖 3.10所示。圖3.10各個葉素輪廓線圖3.11葉片的幾何模型通過對所獲得的各個葉素輪廓線并結(jié)合葉柄數(shù)據(jù)進行放樣拉伸以及除料等 處理，進一步生成葉片的整體三維模型，如圖3.11所示。四. 葉片靜態(tài)氣動性能計算4.1風力機氣動性能指標在描述風力機的氣動性能時，通常包括風輪輸出功率 P、風力機轉(zhuǎn)矩M和風 輪軸向推力T，以及相對應的風能利用系數(shù)Cp、轉(zhuǎn)矩系數(shù)Cm和推力系數(shù)Ct。其 中推力系數(shù)Ct很大程度上影響了塔架的設計；轉(zhuǎn)矩系數(shù)Cm決定了發(fā)電機的選型；風能利用系數(shù)Cp決定了風力機風輪所能獲取的能量的總量，即反映風力發(fā) 電機從自然風中捕獲風能程度的系數(shù)。其中風能利用系數(shù)Cp是設計者最為關(guān)心的指標。假設流向風輪掃略面的氣流動壓力為 Fst，則以上各性能指標的計算關(guān)系如下：3 忘 R2vi22(4-1 )TCt F