葉片課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告

課程設(shè)計(jì)（綜合實(shí)驗(yàn)）報(bào)告（年度第一學(xué)期）名名題院班學(xué)稱： 日： 系：級： 號：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)周數(shù)： 成績： 日期:一、目的與要求本次課程設(shè)計(jì)的主要目的：掌握動(dòng)量葉素理論設(shè)計(jì)風(fēng)力機(jī)葉片的原理和方法熟悉工程中繪圖軟件及辦公軟件的操作掌握科研報(bào)告的撰寫方法本次課程設(shè)計(jì)的主要要求：要求獨(dú)立完成葉片設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，每人提供一份課程報(bào)告每小組提供一個(gè)手工制作的風(fēng)力機(jī)葉片、主要內(nèi)容設(shè)計(jì)并制作一個(gè)風(fēng)力機(jī)葉片原始數(shù)據(jù)三葉片風(fēng)力機(jī)功率P=6.03KW來流風(fēng)速7m/s風(fēng)輪轉(zhuǎn)速72rpm風(fēng)力機(jī)功率系數(shù)Cp=0.43傳動(dòng)效率為0.92發(fā)電機(jī)效率為0.95空氣密度為1.225kg/m3全班分為2個(gè)小組，每個(gè)小組采用一種風(fēng)力機(jī)翼型，翼型的氣動(dòng)數(shù)據(jù)（升力系數(shù)，阻力系數(shù)，俯仰力矩系數(shù)）已知。設(shè)計(jì)任務(wù)風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)：根據(jù)動(dòng)量葉素理論對各個(gè)不同展向截面的弦長和扭角進(jìn)行計(jì)算，按比例畫出弦長、扭角隨葉高的分布。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果手工制作風(fēng)力機(jī)葉片，給出簡單的制作說明。三、進(jìn)度計(jì)劃序號設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）內(nèi)容完成時(shí)間備注1葉片參數(shù)的計(jì)算3天2葉片制作1天3報(bào)告撰寫1天4課程設(shè)計(jì)答辯半天四、數(shù)據(jù)計(jì)算選用翼型s819（一） 葉片半徑的計(jì)算:由風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率:得，葉片直徑:D—..\pV3兀C由風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率:得，葉片直徑:D—..\pV3兀Cp門『28x6.03x103V "'、jw =9.863m>1.225x73x兀x0.43x0.95x0.92葉片半徑:R=—=9863=4.932m2 2（二）葉尖速比的計(jì)算:整個(gè)葉片的葉尖速比:2m/60xR2兀x72/60x4.932=5.31半徑r處的葉尖速比:設(shè)計(jì)中取9設(shè)計(jì)中取9處截面，分別是葉片半徑的20%處，葉片半徑的30%處，葉片半徑的40%處，葉片半徑的50%處，葉片半徑的60%處，葉片半徑的70%處葉片半徑的80%處，葉片半徑的90%處，則由式①50%處，葉片半徑的60%處，葉片半徑的70%處葉片半徑的80%處，葉片半徑的90%處，則由式①得到各截面處的葉尖速比分別為:*20%Qx20%R1 =1.061883V1*30%Qx30%R=1.592824V1*40%Qx*20%Qx20%R1 =1.061883V1*30%Qx30%R=1.592824V1*40%Qx40%R=2.123766V1*50%Qx50%R, =2.654707V1*60%Qx60%R=3.185649V1*70%Qx70%R=3.71659V1*80%Qx80%R=4.247532V1*90%Qx90%R睥”

=4.778473V1各截面處翼型弦長:確定每個(gè)剖面的形狀參數(shù)N:可根據(jù)公式:N=確定每個(gè)剖面的形狀參數(shù)N:可根據(jù)公式:N=竺~9~求得:rN_ 16冗Ri。。R 9由弦長計(jì)算公式CiB 9CB人M2(_1)2+4i。。R 9由弦長計(jì)算公式并由表1查得最大升力系數(shù)CL=，風(fēng)機(jī)葉片數(shù)B=3，再將各截面處的葉尖速比代入式得葉片半徑20%截面處弦長：八 16兀RC(20%) . 241.1117059ClBX0xX02(20%)2+-葉片半徑30%截面處弦長：C(30%)= ，16； ,4=°.8°72389Cl以0"。2(30%)2+葉片半徑40%截面處弦長：八 16兀RC= =0.626191。 9CBX^'X02(40%)2+4葉片半徑50%截面處弦長：C(50%)= &R -=0.509243° 9C,B入*2(50%)+-葉片半徑60%截面處弦長：C60%)= 16丸R ==0.428268。9CiB%V%02(60%)2+§葉片半徑70%截面處弦長：C70%)= 「6以 ==0.369147"°%)9CiBh『02(70%)2+4葉片半徑80%截面處弦長：C80%)= 成氏 =0.32419。9C/B人。、仇「(80%)2+4葉片半徑90%截面處弦長：C90%)= 「6"R ==0.288899(9°%) 9CiB>0『02(90%)2+4（四） 各截面處翼型的扭角:

由圖1知各截面處的扭角其中'為各截面處的入流角，a為翼型臨界攻角，且由表2-1查得最大升力系數(shù)對應(yīng)的攻角為a=5°,即為翼型臨界攻角假設(shè)a和b的初值，一般可取0；G假設(shè)a和b的初值，一般可取0；G—aV?=arctan \—1(1+bJhr（2） 計(jì)算入流角；（3） 計(jì)算迎角a=（4） 根據(jù)翼型空氣動(dòng)力特性曲線得到葉素的升力系數(shù)Cl和阻力系數(shù)Cd；（5） 計(jì)算葉素的法向力系數(shù)Cn和切向力系數(shù)CtC=Ccos?+Csin巾C=Csin?-Ccos?（6） 計(jì)算a和b的新值TOC\o"1-5"\h\zBcb= —2TTa_bCn1一a4Fsin2?bbCt1+b4Fsin?cos?（7） 比較新計(jì)算的a和b值與上一次的a和b值，如果誤差小于設(shè)定的誤差值（一般可取0.001），則迭代終止；否則，再回到（2）繼續(xù)迭代。日2F——arccos兀其中，F(xiàn)為普朗特葉尖損失修正因子，且由以上迭代公式得到計(jì)算程序（見附錄），并由程序計(jì)算得到個(gè)界面處的入流角：因?yàn)楦坑休嗇?，故?5%處開始計(jì)算扭角葉片半徑的20%截面處扭角：020%=28.30°葉片半徑的30%截面處扭角：0 =21.03°30%葉片半徑的40%截面處扭角：040%=15.85°葉片半徑的50%截面處扭角：050%=12.21°葉片半徑的60%截面處扭角060%=9.58°葉片半徑的70%截面處扭角：070%=7.57°葉片半徑的80%截面處扭角：080%=5.92°葉片半徑的90%截面處扭角：090%=4.23°（8）葉片制作選取比例1：2.5在坐標(biāo)紙上以前緣點(diǎn)為原點(diǎn)建立弦長為橫坐標(biāo)，厚度為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系，安比例縮s918的翼型（見附錄）給定數(shù)值，描點(diǎn)并連線得到八個(gè)截面的翼型；將連好形狀的坐標(biāo)紙貼在硬紙板上，沿線剪下；在各截面1/4處確定為轉(zhuǎn)軸的位置；扭角的固定：將翼型截面轉(zhuǎn)至相應(yīng)的扭角位置，畫一條直線，在直線上選取兩點(diǎn)挖點(diǎn)并以兩根鐵絲將翼型穿起，形成骨架；外形生成：將紙裁成條后，沿支架貼于表面，形成葉片。五、 總結(jié)為期一周的天的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了。在這一周的學(xué)習(xí)中，我學(xué)到了很多，也找到了自己身上的不足。感受良多，獲益匪淺。在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。風(fēng)電作為一個(gè)有富有特色的專業(yè)，風(fēng)力機(jī)組是我們要深入學(xué)習(xí)的，從葉片設(shè)計(jì)的的資料收集到葉片弦長的計(jì)算到扭角計(jì)算程序的編寫，從葉片葉素的繪制到葉片骨架的制作到葉片表面的制作，我深入的了解了葉片從計(jì)算到制作的各個(gè)過程，而原本經(jīng)過風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)習(xí)到的知識也在這次的課程設(shè)計(jì)中得到實(shí)踐。通過葉片的制作，將理論聯(lián)系到實(shí)踐，讓我們開始真正的融入風(fēng)能這個(gè)行業(yè)。六、 參考文獻(xiàn)張果宇，馮衛(wèi)民，劉長陸，俞劍鋒，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)與氣動(dòng)性能仿真研究，能源研究與利用,EnergyResearch&Utilization,2009年01期DesignofaTaperedandTwistedBladefortheNRELCombinedExperimentRotorMarch1998March1999P.GiguereandM.S.SeligDepartmentofAeronauticalandAstronauticalEngineeringUniversityofIllinoisatUrbana-ChampaignUrbana,Illinois附錄1.程序：#include<stdio.h>#include<math.h>#defineR4.93178098#defineW7.536main(){doublea,b,a1,b1,a2,b2,f,f1,f2,h1,h2,h3,x,Cl,Cd,d[9]={0.15,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9},Cn,Ct,c[9]={1.342046647,1.111705033,0.807237743,0.626191466,0.509242815,0.428268274,0.369147425,0.324190452,0.288899091};inti;Cl=0.7227;Cd=0.01593;for(i=0;i<9;i++){a2=b2=0;do{a1=a2;b1=b2;x=atan((1-a1)*7.0/(1+b1)/W/d[i]/R);

f1=sin(x);f2=cos(x);f=2.0/3.14*acos(exp(-1.5*(R-R*d[i])/R/d[i]/f1));Cn=Cl*f2+Cd*f1;Ct=Cl*f1-Cd*f2;h1=3.0*c[i]/2.0/3.14/d[i]/R;h2=h1*Cn/4.0/f/f1/f1;h3=h1*Ct/4.0/f/f1/f2;a2=h2/(1.0+h2);b2=h3/(1.0-h3);a=fabs(a1-a2);b=fabs(b1-b2);}while((a>=0.001)||(b>=0.001));printf("%f展長處的迎角，a,b分別為％f,%f,%f\n〃，d[i],x,a1,b1);}}運(yùn)行輸出結(jié)果：45678vess45678vessaaaaaaaaa?，■第第電島第Ont世fflfflfflfflfflfflfflfflCtavtavtavtavtavTa卜-處處處處處處處處y-J-1.-J-1.-J-1.-J-1.-J-1.-J-1.-J-1.-J-1.另.另.另.另.另.另.另.另?7J0.645354,0.259472,0.235000^0.580976,0.214456,0.126720為0-454144,0.181463,0.052673為0-363695,0.168646,0.028439^0.300249,0.163523,0.017710為0-254296,0.161958,0.012101^0.219277,0.164355,0.008893^0.190450,0.175345,0.007069^J0.161040,0.218760,0.3064342.氣動(dòng)數(shù)據(jù)表1攻角clcdcmCl/cd2.000E+018.762E-012.196E-01-1.161E-013.990E+001.800E+019.759E-011.728E-01-1.060E-015.649E+001.600E+011.070E+001.240E-01-9.028E-028.633E+001.400E+011.178E+007.396E-02-6.866E-021.592E+011.300E+011.228E+005.389E-02-6.070E-022.278E+01

1.200E+011.240E+004.018E-02-5.