风力发电机叶片设计分析

凌明成

摘 要 国家想要进行现代化的建设就必须保证能源和环境的相互协调和相互促进发展，人类主要赖以生存的化石能源正在不断的被消耗，再加上由于化石能源的过量使用造成了全球气候变暖，所以目前想要解决能源问题就必须开发新能源。在所有的新能源当中风能的开发和利用是最具有潜力的。本文主要从以下几个方面进行分析：首先分析风能发电机叶片设计的意义，其次分析对于发电机叶片类型如何进行确定，再者是发电机叶片气动外形设计的方法，通过本文对于叶片设计的讨论，希望能够为风能发电机叶片设计提供新的思路。

关键词 风力发电机 新能源 叶片设计

中图分类号：TM614 文献标识码：A

从上个世纪的70年代中期到现在，世界上的许多发展中国家以及一些发达国家都开始重视风能的利用和开放。和其他的新能源比如太阳能、生物质能等新能源相比，风能的开发和利用更加的方便，而且成本比太阳能发电以及生物质能等更低，所以风能发电作为一种新能源的形式得到了飞速的发展。总的来说风能发电的发展潜力十分巨大，并且风能发电拥有非常广阔的前景。

1风能发电机叶片设计的意义

在进行风能发电机的设计过程中，对于叶片设计的合理性直接的影响了发电机对于风能能量的转换效率，并且最终将会影响风能发电机的年总发电量，所以风能发电机的叶片设计是对于风能利用十分重要的一个设计环节。在进行叶片设计的过程当中，首先是要考虑好风力发电机的设计标准。除此之外还要考虑当风力发电机投入使用时具体的使用情况以及再安装发电机组时的情况。所有的叶片设计过程必须要严格的遵守总体的设计方案。其中所运用的技术要求以及结构设计都要和方案原先设定的相互吻合。最终才能实现设计目标。

2叶片设计的流程

在进行叶片设计的过程中，总的可以分成两个阶段。首先是空气动力学的设计阶段其次就是对于风力发电机叶片的结构设计阶段，在所有的设计过程中都有一个总的目标：设计出的叶片具有最佳的几何外形，从而能够实现年发电量最大。在进行结构设计时我们要对于叶片的结构形式以及我们所要使用的叶片材料进行选择。分析要考虑到在叶片实际的工作中要稳定性、刚度以及强度等因素是否能达到目标。

在进行叶片设计时一般遵守以下流程：首先是要对于风力发电机的初始参数进行设置。然后我们再进行叶片气动特性的分析以及叶片静力结构的分析。当这两种分析完成以后要将分析得到的参数结果进行反馈，和原先设置的初始参数进行比较，发现有不合理的地方要修改参数内容，最终才能得到满意的设计方案。但是在实际的设计过程中并不是绝对的按照这种设计流程进行的。比如在对于叶片结构设计时，结构设计不完全属于从属的地位。有时候在开始设计叶片总体结构的时候。需要从结构设计的角度思考方案内容。最终提出对于气动方案的修改意见。并且有时候还会因为结构设计的原因，需要对于气动外形进行改变才能够最终获得结构性能合理的叶片，所以对于叶片的总体设计往往是将各种性能关系合理平衡的结果。

3叶片类型的确定

选择好选择好风力发电机叶片的类型对于风力发电机叶片的设计是十分重要的。因为叶片的类型直接的影响着风轮的启动以及在风力发电机工作时对于风能的转化效率。所有叶片的一行总共可以分为以下几类：扭曲型、风帆型、平板型，在这些类型当中不同的叶片类型拥有其不同的使用特性。比如风帆型和平板型往往使用在一些低速的区域。因为在这种类型的叶片整体是一块平板。在这种情况下迎风角度是不会改变的，也正是由于整体叶片的迎风角度不改变，所以总体结构比较简单制造容易，成本比较低。这种叶片类型的缺点是没有改变迎风的角度，同时也就不会拥有过高的风能转化效率。和平板型以及风帆型不同的是扭曲形的叶片。扭曲形的叶片主要的特点是叶片会随着叶片长度而改变其安装角度。并且从叶片的根部到叶片的尖部角度会逐渐的变化，这样做能够使叶片整体每一个地方都可以达到最佳的迎风角度，可以得到最高的风能转化效率。但是这种叶片类型由于结构复杂，所以制作制造困难，成本比较高。对于扭曲叶片的计算过程以及设计方法。本文就不再赘述。

4结语

從长远来看，发展风力发电产业前景是十分广阔的，因为相比于火力发电以及水力发电来讲。风力发电是一种可再生的资源，并且能够很好的保护生态环境。根据国际电力资料的显示，设计一台60万瓦功率的风力发电机组，一年总共可以八件120万度，如果能够将始发店替代火力发电，那么就可以节省煤炭480吨。与此同时由于煤炭节省不会排放各种气体，可以减少二氧化碳排放204吨，二氧化硫气体排放9.6吨，将发展和能源相互协调。解决了经济发展和能源短缺的矛盾，改善了我们国家的能源结构。风力发电叶片设计是一项的利国利民的重要工程。

参考文献

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