小型水平轴风力发电机的仿真优化模拟

摘要

风力发电机的效率是风力发电机非常核心的指标,即风力发电机利用风能推动风机叶片旋转而产生电能的能力,其中叶片的外形设计是风力发电机效率最为重要的影响因素。
　　首先,本论文对某叶轮直径为1m的小型风力发电机进行测量,并利用Pro/E、Solidworks三维软件进行建模、表面光滑处理,风力发电机在三维软件建模完成后保存为X_T档案导入Ansys进行下一步的建模修饰、划分网格、边界调节设定、流体动力学计算、结果查看,结果的查看包括一定风速不同叶轮转速下叶轮产生的扭矩、紊流、风速变化等,利用叶轮转速与叶轮扭矩、风速可以计算得到叶轮在该风速、转速下的功率。
　　其次,利用台湾阳鼎实业有限公司风洞对该小型风力发电机进行风洞测试,实验测试所采用的仪器为型号PROVA的风光电测试仪和型号为AVM-01的风速计等对风洞测试进行风速、风力发电机产生的电流、电压、功率的测量记录,测量数据显示与原风力发电机模拟数据一致证实仿真模拟的可靠性。原风力发电机电机由台湾台与机电工业股份有限公司测试,测试条件为直流电压48V的电机转动带动发电机电机来测试发电机电机在不同转速下产生的电流、电压、扭矩、效数据。
　　最后,利用传统计算公式对设计叶片半径、攻角、安装角等参数进行设计和选定,同时选用合理的翼型。利用Pro/E、Solidworks等三维软件完成建模并导入ANSYS。计算得产生在不同风速下测试数据所得功率设计叶片转速仅约为现有叶片转速的1/2。设计叶片模拟产生功率与发电机真实测试数据进行对比,设计叶片在风速为8m/s可达到的最高功率为34.11w。达到了叶片气动性能优化设计的目标。

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绪论

1.1研究背景及意义

1.2风力发电机的发展概况

1.3风力发电机的发展

1.4研究的主要工作及目标

2 叶片设计

2.1 现有某型号小型水平轴风力发电机参数

2.2 叶片优化设计流程

2.3 叶片重要参数选取

3 发电机参数测试及风洞试验

3.1 发电机的参数测试

3.2 风洞试验

4 风力发电机的仿真优化模拟

4.1 ANSYS workbench、Bladecaculator和matlab软件

4.2 现有风机的仿真模拟

4.3 设计叶片的仿真优化模拟

5 仿真模拟结果与实验测试数据比对

5.1 实验数据的对比

5.2 结果讨论

6 总结

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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