小型風力機的兩種翼型應力特性對比

總第 3 2 1 期 內 蒙 古 科 技 與 經 濟 攻 角 a查 得 不 同 翼 型 的 升 力 系 數 C- 和 阻 力 系 數 c。 。③ 由相 關 公 式 得 到 氣 動 力 計 算 式 。 分 別 計 算 NACA4 4 1 2和 $ 8 0 9氣 動 剪 力 F 在 X 和 Y 方 向 的 分 量 ， 并 按 截 面 的 相 對 位 置 作 F v 折 線 圖 如 圖 3所 示 ， 表 示 沿 徑 向 的 1 0個 截 面 位 置 所 受 氣 動 剪 力 的 大 小 ， F 的 折 線 圖 與 其 類 似 口 ] 。 同 理 ， 分 別 計 算 NACA4 4 1 2和 $ 8 0 9氣 動 力 彎 矩 M 在 X 和 Y 方 向 的 分 量M 、 M ， 作M 的 折 線 圖 如 圖 4所 示 。分 別 計 算 NACA4 4 1 2和 S 8 0 9氣 動 力 扭 矩 M K 。 圖 4 氣 動力彎矩 的計算 結果 兩 種 翼 型 的氣 動 載荷 計 算 結 束 。x ,l比可 得 ， 在 同 等 條 件 下 ， 傳 統 翼 型 NAC A4 4 1 2所 受 各 種 氣 動 載 荷 與 風 力 機 專 用 新 翼 型 NREI $ 8 0 9相 比較 小 ， 即 在 氣 動 載 荷 方 面 NACA4 4 1 2的 應 力 特 性 要 優 于 $ 8 0 9 。 分 析 計 算 過 程 ， 可 以發 現 此 結 果 與 NRE L翼 型 的升 阻 比較 大 有 關 ， 由于 升 阻 比 相 對 較 大 ， 而使 攻 角 較 大 ， 進 而 人 流 角 較 大 ， 最 終 導 致 各 種 氣 動 載荷 較 大 。 2． 2 兩 種 翼 型 的 重 力 和 離 心 力 載 荷 的 計 算 對 重 力 和 離 心 力 載 荷 的 計 算 結 果 與 氣 動 載 荷 類 似 ， 可 求 得 兩 種 翼 型 下 重 力 產 生 的 拉 ( 壓 ) 力 F 、 剪 力 Fv 、 彎 矩 M x 和 扭 矩 M x ， 離 心 力 彎 矩Mx p 、 M Y p 和 扭 矩 M x ， 其 中 Fv 、 MY 見 圖 5 、 圖 6 。 -F y w ( N) 0． 1 0 ． 2 0-3 0 ．4 0． 5 0．6 0．7 0 ． 8 0． 9 1 ． 0 截面相對位置[ r ／ R ] 種 翼 型 的 壓 應 力 相 比 ， $ 8 0 9較 大 ， 重 力 產 生 的 剪 力 比 較 后 也 是 如 此 。 比 較 重 力 產 生 的 扭 矩 ， 兩 種 翼 型 方 向 相 反 ， $ 8 0 9的 扭 矩 為 正 ， NACA4 4 1 2扭 矩 為 負 。 對 比 可 得S 8 0 9的 各 項 離 心 力 載 荷 仍 然 大 于NA— CA 4412。 0 ． 1 0 ． 2 0 ． 3 0 ． 4 0．5 0．6 0． 7 0 ． 8 0．9 1 ． 0 截面相對位置[ r ／ R ] 圖 6離心力彎矩計 算結果 2 ． 3 計 算 結 果 分 析 可 以從 兩 方 面 分 析 風 輪 的 應 力 特 性 ： ① 應 力 分 布 ； ② 應 力 大 小 。x ,- j - 于 兩 種 翼 型 的應 力 分 布 ， 從 幾 幅 圖 中 可 以看 出 ， 一 般 而 言 ， 與 葉 根 距 離 越 小 ， 各 種 載 荷 越 大 ， 兩 種 翼 型 這 一 特 征 相 同 。 而 且 $ 8 O 9的 各 類 載 荷 的 數 值 都 大 于 NACA4 4 1 2 。此 外 ， 離 心 力 產 生 的 各 項 載 荷 的 大 小 要 遠 遠 大 于 重 力 和 氣 動 力 載 荷 ， 這 與 風 力 機 額 定 轉 速 較 大 有 關 ， 因 此 在 設 計 葉 片 時 要 重 點 考 慮 離 心 力 載 荷 。 在 兩 種 翼 型 的 應 力 特 性 相 關 計 算 與 分 析 完 成 以 后 ， 可 以 計 算 兩 種 翼 型 在 額 定 風 速 下 的 風 能 利 用 系 數 ， 可 得NACA4 4 1 2為 0 ． 5 6 8 6 5， $ 8 0 9為 0 ． 5 7 9 5 0 ， 可 見 風 力 機 專 用 新 翼 型 NREL $ 8 0 9的 風 能 利 用 特 性 優 于 傳 統 翼 型 NACA4 4 1 2 。 3 結 束 語 ① 對 比不 同截 面 的 應 力 大 小 和 方 向 ， 可 以 得 出 離 心 力 載 荷 的 數 值 大 于 其 他 類 型 載 荷 ， 且 一 般 情 況 下 截 面 位 置 距 離 葉 根 處 越 近 則 載 荷 越 大 。 ② NA— CA4 4 1 2的 各 種 載 荷 計 算 結 果 要 小 于 NREI $ 8 0 9 ， 而 $ 8 0 9的 風 能 利 用 系 數 要 大 于 NACA4 4 1 2 ， 說 明 專 用 新 翼 型 $ 8 0 9雖 然 可 以 通 過 提 高 升 阻 比來 提 高 CP 值 ， 但 在 應 力 特 性 方 面 不 如 傳 統 翼 型NA— CA 4412 [ 1 ] [ 2 ] 圖 5 重力產生的剪力計算結果 r 3 ] 根 據 以上 重 力 和 離 心 力 載 荷 的 計 算 結 果 ， 可 以 看 出 重 力 產 生 的 是 壓 應 力 ， 即 F 計 算 值 為 負 ， 且 兩 · 9 0 · [ 參 考 文 獻 ] 汪建文． 可再 生 能源E M3 ． 北京 ： 機 械 工 業 出版 社 ， 2 0 1 2． 趙 振 宙 ， 鄭 源 ， 高 玉 琴 ， 等 ． 風 力 機 原 理 與 應 用 [ M ] ． 北 京 ： 中 國 水 利 水 電 出版 社 ， 2 O 1 1 ． 賀 玲 麗 ， 汪 建 文 ， 劉 雄 飛 ， 等 ． 3 0 0 W新 翼 型 的 風 力 機 氣 動 性 能 研 究 [ J ] ．太 陽 能 學 報 ， 2 0 1 3 ， 34(4)： 569． ∞ 卯 ∞ 卯 ∞ 如 O 3 2 2 1 l ∞ ∞加 ∞如加如加m 0