风力机课程设计要求 - 图文

风能转换原理与技术课程设计

一、课程设计的名称

基于NACA4412翼型风力机叶片的设计与三维建模

二、课程设计要求

1） 阅读理解“风能转换原理与技术中”叶片设计的相关原理

及设计知识，主要是第五章和第六章相关知识。 2） 编制叶素轴向、周向速度诱导因子、最佳弦长及扭角的计

算的界面程序。

3） 根据程序计算并绘制风力机叶片弦长随叶片展向长度的变

化曲线；

4） 根据程序计算并绘制风力机叶片扭角随叶片展向长度的变

化曲线；

5） 将所设计的叶片的三维模型的进行实体建模（可利用

solidworks，UG，CATIA等任意建模工具） 6） 撰写课程设计报告 三、用到的公式

半径r处的叶尖速比：?0??r

V1切向速度： Vx0?V1(1?a)轴向速度： Vy0??r(1?a')222叶素合成流速： vr?Vx0?Vy0??1?a?V1??1?a'???r?222入流角：sinΦ=攻角：?????

U?(1?a)?r(1?a') cosΦ= w2a叶素切向力：Cy?Clsin??Cdcos? 叶素推力：Cx?Clcos??Cdsin?

诱导速度因子的迭代方程：

a1?a? a'1?a?

叶片弦长实度： ?r?Nc2?R

叶素单位圆环扇面质量流率：?M?4??U?(?r)a'(1?a)r2?r 风能利用系数表达式： CPp?1

?U3??R22最佳弦长： t?2?r8v1z9Cv

L?r风轮直径设计：D?8Pu??C3 pV?四、已知数据

三叶片风力机功率P＝6.0KW

功率按学号依次加0.2Kw，如1号算6.0Kw；2号算6.2Kw；算6.4Kw；依次类推

来流风速7m/s 风轮转速72rpm

风力机功率系数Cp＝0.43 空气密度为1.225kg/m3 五、设计截面的参数

设计中取10处截面：

分别是：

叶片半径的10%处； 叶片半径的20%处；

3号叶片半径的30%处； 叶片半径的40%处； 叶片半径的50%处； 叶片半径的60%处； 叶片半径的70%处； 叶片半径的80%处； 叶片半径的90%处，

计算各截面处的叶尖速比分别为： ??10%??10%R

V1??20%R

V1?20%??30%???30%RV 1??40%RV 1??50%RV 1?

40%??

50%??60%???60%R V1??70%R ??70%V1??80%R ??80%V1?90%???90%R V1六、计算截面的弦长

叶片半径10%截面处弦长 叶片半径20%截面处弦长：

叶片半径30%截面处弦长：

叶片半径40%截面处弦长： 叶片半径50%截面处弦长： 叶片半径60%截面处弦长： 叶片半径70%截面处弦长： 叶片半径80%截面处弦长：

叶片半径90%截面处弦长：

七、计算各截面的扭角

方法

各截面处的扭角 ：

?????

其中?为各截面处的入流角，?为翼型的最大升阻比攻角

根据相迭代公式通过迭代方法求得轴向诱导因子a和周向诱导因子a?，迭代步骤如下： 假设a和a?的初值，一般可取0； （1）计算入流角；??arctan?1?a?V1 ??1?a??r（2）根据翼型空气动力特性曲线得到叶素的升力系数Cl和阻力系数Cd； （3）计算叶素的推力系数Cn和切向力系数Ct

Cn?Clcos??Cdsin?

Ct?Clsin??Cdcos?

（4）计算a和a?的新值

（5）比较新计算的a和a?值与上一次的a和a?值，如果误差小于设定的误差值（一般可取0.001），则迭代终止；否则，再回到（2）继续迭代。 八、 展示结果和程序

程序界面要求

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