風力發電機葉片設計分析

凌明成

摘 要 國家想要進行現代化的建設就必須保證能源和環境的相互協調和相互促進發展，人類主要賴以生存的化石能源正在不斷的被消耗，再加上由于化石能源的過量使用造成了全球氣候變暖，所以目前想要解決能源問題就必須開發新能源。在所有的新能源當中風能的開發和利用是最具有潛力的。本文主要從以下幾個方面進行分析：首先分析風能發電機葉片設計的意義，其次分析對于發電機葉片類型如何進行確定，再者是發電機葉片氣動外形設計的方法，通過本文對于葉片設計的討論，希望能夠為風能發電機葉片設計提供新的思路。

關鍵詞 風力發電機 新能源 葉片設計

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A

從上個世紀的70年代中期到現在，世界上的許多發展中國家以及一些發達國家都開始重視風能的利用和開放。和其他的新能源比如太陽能、生物質能等新能源相比，風能的開發和利用更加的方便，而且成本比太陽能發電以及生物質能等更低，所以風能發電作為一種新能源的形式得到了飛速的發展。總的來說風能發電的發展潛力十分巨大，并且風能發電擁有非常廣闊的前景。

1風能發電機葉片設計的意義

在進行風能發電機的設計過程中，對于葉片設計的合理性直接的影響了發電機對于風能能量的轉換效率，并且最終將會影響風能發電機的年總發電量，所以風能發電機的葉片設計是對于風能利用十分重要的一個設計環節。在進行葉片設計的過程當中，首先是要考慮好風力發電機的設計標準。除此之外還要考慮當風力發電機投入使用時具體的使用情況以及再安裝發電機組時的情況。所有的葉片設計過程必須要嚴格的遵守總體的設計方案。其中所運用的技術要求以及結構設計都要和方案原先設定的相互吻合。最終才能實現設計目標。

2葉片設計的流程

在進行葉片設計的過程中，總的可以分成兩個階段。首先是空氣動力學的設計階段其次就是對于風力發電機葉片的結構設計階段，在所有的設計過程中都有一個總的目標：設計出的葉片具有最佳的幾何外形，從而能夠實現年發電量最大。在進行結構設計時我們要對于葉片的結構形式以及我們所要使用的葉片材料進行選擇。分析要考慮到在葉片實際的工作中要穩定性、剛度以及強度等因素是否能達到目標。

在進行葉片設計時一般遵守以下流程：首先是要對于風力發電機的初始參數進行設置。然后我們再進行葉片氣動特性的分析以及葉片靜力結構的分析。當這兩種分析完成以后要將分析得到的參數結果進行反饋，和原先設置的初始參數進行比較，發現有不合理的地方要修改參數內容，最終才能得到滿意的設計方案。但是在實際的設計過程中并不是絕對的按照這種設計流程進行的。比如在對于葉片結構設計時，結構設計不完全屬于從屬的地位。有時候在開始設計葉片總體結構的時候。需要從結構設計的角度思考方案內容。最終提出對于氣動方案的修改意見。并且有時候還會因為結構設計的原因，需要對于氣動外形進行改變才能夠最終獲得結構性能合理的葉片，所以對于葉片的總體設計往往是將各種性能關系合理平衡的結果。

3葉片類型的確定

選擇好選擇好風力發電機葉片的類型對于風力發電機葉片的設計是十分重要的。因為葉片的類型直接的影響著風輪的啟動以及在風力發電機工作時對于風能的轉化效率。所有葉片的一行總共可以分為以下幾類：扭曲型、風帆型、平板型，在這些類型當中不同的葉片類型擁有其不同的使用特性。比如風帆型和平板型往往使用在一些低速的區域。因為在這種類型的葉片整體是一塊平板。在這種情況下迎風角度是不會改變的，也正是由于整體葉片的迎風角度不改變，所以總體結構比較簡單制造容易，成本比較低。這種葉片類型的缺點是沒有改變迎風的角度，同時也就不會擁有過高的風能轉化效率。和平板型以及風帆型不同的是扭曲形的葉片。扭曲形的葉片主要的特點是葉片會隨著葉片長度而改變其安裝角度。并且從葉片的根部到葉片的尖部角度會逐漸的變化，這樣做能夠使葉片整體每一個地方都可以達到最佳的迎風角度，可以得到最高的風能轉化效率。但是這種葉片類型由于結構復雜，所以制作制造困難，成本比較高。對于扭曲葉片的計算過程以及設計方法。本文就不再贅述。

4結語

從長遠來看，發展風力發電產業前景是十分廣闊的，因為相比于火力發電以及水力發電來講。風力發電是一種可再生的資源，并且能夠很好的保護生態環境。根據國際電力資料的顯示，設計一臺60萬瓦功率的風力發電機組，一年總共可以八件120萬度，如果能夠將始發店替代火力發電，那么就可以節省煤炭480噸。與此同時由于煤炭節省不會排放各種氣體，可以減少二氧化碳排放204噸，二氧化硫氣體排放9.6噸，將發展和能源相互協調。解決了經濟發展和能源短缺的矛盾，改善了我們國家的能源結構。風力發電葉片設計是一項的利國利民的重要工程。

參考文獻

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