阻力型垂直轴风力发电机怎么设计叶片

　　 叶片气动外形设计方法

　　气动外形是风轮设计过程的主要任务，也是叶片结构设计基础性工作之一。其理论方法主要有简化设计方法、葛劳渥方法和维尔森方法。

　　1.1  简化设计方法

　　所谓风轮叶片的简化设计方法，是基于动量-叶素理论，主要用于估算叶片距风轮轴线r处叶素截面产生的气动力，进而初步确定翼弦与叶片基本参数的关系。

　　相关参数如图2-1所示。

　　需要指出，葛劳渥方法采用诱导速度均匀的假设，忽略了叶尖损失和升阻比对叶片性能的影响以及在非设计状态下的气动性能，并认为若要使风轮总体的风能利用系数Cp值最大，须使与各叶素对应的风能利用系数dCp值最大。这种方法对工况的敏感性会很强，只能作为一定工况条件下的优先优化设计。因此，对于实际的风轮启动设计计算，葛劳渥方法存在较大的局限性，特别是对于叶尖速比变化的条件下，采用这种方法设计的叶片风能利用系数与实际情况差别较大。此外，应用此方法分析叶片处于失速状态的气动特性时，其精确度也会大幅度下降。

　　1.3 翼型

　　风能转换效率与空气流过叶片翼型产生的升力有关，因此叶片的翼型性能直接影响风能转换效率。

　　1）  中弧线

　　翼型周围内切圆圆心的连线为中弧线，也可将垂直于弦线度量的上下表面间距离的中点连线称为中弧线。

　　2）  前缘A

　　翼型中弧线的最前点即为翼型前缘。

　　3）  前缘半径

　　翼型前缘处内切圆的半径成为翼型前缘半径，前缘半径与弦长的比值成为相对前缘半径。

　　4）  后缘B

　　翼型中弧线的最后点称为翼型后缘。

　　5）  后缘角

　　位于翼型后缘处，上、下两弧线之间的夹角成为翼型后缘角。

　　6）  弦线

　　翼型前后缘之间的连线称为翼型弦线。

　　7）  厚度t

　　翼型周线内切圆的直径称为翼型厚度，也可将垂直于弦线度量的上、下表面间的距离成为翼型厚度。最大厚度与弦长的比值称为翼型的相对厚度。

　　8）  弯度f

　　中弧线到弦线的最大垂直距离称为翼型弯度，弯度与弦长的比值（f/C）称为相对弯度。

　　9） 气动力中心

　　也称为动力焦点，由于飞机迎角变化引起的升力变化量的作用点。通常位于弦线的1/4~1/3处。

　　10）升阻比

　　在一定迎角下飞机的升力与阻力之比，是衡量飞机气动力效率的重椅数，以L/D表示。又称“举阻比”、“空气动力效率”。飞机飞行中，在同一迎角的升力与阻力的比值。其值随迎角的变化而变化，此值愈大愈好，低速和亚声速飞机可达17～18，跨声速飞机可达10～12，马赫数为2的超声速飞机约为4～8。

　　翼型的设计中，关乎风能效率的重要变量是升阻比。升阻比即为叶片的升力与阻力的比值。由翼型的性能曲线可知升阻比并不是越高越好。对于翼型设计方面主要有Glauert理论和Wilson理论。Glauert理论是考虑了风轮后涡流流动的叶素理论，引入了气流轴向干扰因子和切向干扰因子；Wilson理论气动优化设计理论对Glauert理论进行了改进，研究了叶尖损失和升阻比对叶片最佳性能的影响，并且研究了风轮在非设计状态下的性能。

　　针对复杂叶片形状设计继承了Coons方法、B样条方法、Bezier曲线的几何性质，并增加了权因子，对复杂叶片曲面应用NURBS方法进行设计构造获得了更精确的曲面。

　　风能转换效率与空气流过叶片翼型产生的升力有关，因次叶片的翼型性能直接影响风能转换效率。传统的风轮叶片翼型多沿用航空翼型，随着风电技术的发展和广泛应用，国外一些研究季后开发了多种风电专用翼型系列。应用较多的有NACA翼型系列、SERI翼型系列、NREL翼型系列、RIS-A翼型系列和FFA-W翼型系列等。

　　1.     NACA翼型系列

　　NACA翼型系列是以往风轮叶片采用较多的翼型系列，该翼型系列与20世纪前期由给过国家宇航局（NASA）的前身，即国家航空咨询委员会（NACA）提出。

　　2.     SERI翼型系列

　　SERI翼型系列提供了三组针对不同叶片长度的翼型，该系列翼型的特点是具有较高的升阻比和较大的升力系数，且失速是对翼型表面的粗糙度敏感性低。

　　3.     RIS-A翼型系列

　　RIS-A翼型系列由丹麦RIS国家实验室设计，包括7种翼型，最大厚度为12%~30%。其几何特征是具有较尖锐的前缘，能够使流体迅速加速并产生负压峰值。其气动性能反面是的特征为，该翼型系列在接近失速时具有最大的升阻比，攻角为10度是的设计升力系数约为1.55，而最大升力系数为1.65。同时，RIS-A翼型系列具有对前缘粗糙度的不敏感性。

　　4.     FFA-W翼型系列

　　FFA-W翼型系列有瑞典航空研究所研制，具有较高的最大升力系数和升阻比，且在失速工况下具有良好的气动性能。FFA-W包括了FFA-W1、FFA-W2、FFA-W3这三个翼型系列，总计15个翼型。

　　一些大功率叶片采取了组合翼型的设计方案，即将叶片分为根部、中部和尖部三部分。根据叶片气动性能和力学结构对不同部位的要求，选用不同翼型的组合设计，以使叶片的功率利用性能得到进一步优化。

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兄弟，你问的好专业啊，不知道你说的垂直轴是单机容量多大的，大型风力发电机水平轴才是主流啊