浓缩风能型风力发电机螺旋桨式叶轮的实验研究

【摘要】：通过对螺旋桨式叶轮的分析与研究,采用葛劳渥(Glauert)气动方法,研制了一种三叶片螺旋桨式叶轮。该叶片翼型采用 NACA63-412,叶尖形状为半圆形,叶片弦长从距叶轮中心 110mm 处 190mm 向尖部 107mm 递减,其安装角也相应的从 19°向尖部 0°递减。经风力发电机输出特性的实验验证,螺旋桨式叶轮起动风速为3.5m/s,在自然风速为 7.4m/s 时,风能利用系数最大为 0.40,输出功率达 313.9W;自然风速为 9.8m/s 时,输出功率达到发电机额定功率 600W。通过和直径相同的浓缩风能型风力发电机专用六叶片叶轮进行对比实验,实验结果表明采用螺旋桨式叶轮后,螺旋桨式叶轮的风能利用系数在 4m/s~13m/s 是现有专用六叶片叶轮的 1.82倍,提高了风能利用系数,增加了现有风力发电机的输出功率。同时通过理论分析计算可得,在自然风速 4m/s~8m/s 区段,螺旋桨式叶轮浓缩风能型风力发电机的输出功率是螺旋桨式叶轮普通型风力发电机输出功率的 3.12 倍,为该型风力发电机向中、大型机组发展奠定了理论与技术基础。 【关键词】：螺旋桨式叶轮 翼形 风能利用系数 浓缩风能型风力发电机 流场特性
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TM315
【目录】：

• 1 引言6-8
• 1.1 世界风力发电发展现状和前景6-7
• 1.1.1 世界风力发电发展现状6
• 1.1.2 世界风力发电的前景6-7
• 1.2 风力发电机叶轮技术的发展7
• 1.3 本课题的研究内容和意义7-8
• 2 浓缩风能型风力发电机的流场特性8-11
• 2.1 浓缩风能理论8-9
• 2.2 浓缩风能型风力发电机工作原理9
• 2.3 浓缩风能型风力发电机中央流路的流场特性9-11
• 3 螺旋桨式叶轮的气动设计方法11-31
• 3.1 叶轮设计的气动力学理论11-17
• 3.2 叶轮设计的特性参数17-20
• 3.3 浓缩风能型风力发电机螺旋桨式叶轮气动外形设计20-28
• 3.3.1 叶片气动外形设计的总体方案20-23
• 3.3.2 叶片气动外形设计的具体理论计算23-26
• 3.3.3 浓缩风能型风力发电机螺旋桨式叶轮参数的修正26-27
• 3.3.4 叶轮气动性能的理论曲线27-28
• 3.4 浓缩风能型风力发电机螺旋桨式叶轮结构设计28-29
• 3.4.1 叶片图的绘制28-29
• 3.4.2 叶片根部的结构形式29
• 3.4.3 叶片材料的选择29
• 3.5 浓缩风能型风力发电机螺旋桨式叶轮的强度校核29-31
• 3.5.1 叶片的受力分析29-31
• 3.5.2 叶片强度的校核31
• 4 浓缩风能型风力发电机螺旋桨式叶轮实验及其结果分析31-41
• 4.1 发电机实验台实验31-33
• 4.1.1 发电机实验台实验方案31-32
• 4.1.2 发电机输出特性实验结果32-33
• 4.2 车载实验及其结果分析33-41
• 4.2.1 测量仪器33
• 4.2.2 风力发电机输出功率测量方案33
• 4.2.3 车载实验测试系统33-34
• 4.2.4 实验地点空气密度的计算34-35
• 4.2.5 车载实验35-41
• 5 结论与讨论41-43
• 致谢43-44
• 参考文献44-47
• 附录47-54
• 作者简介54-55

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