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風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片技術(shù)升級(jí)改造辦法的探討

2016-03-04 來源:云上的未來 瀏覽數(shù):1996


  后緣附近加裝格尼襟翼(GF)
  受翼型彎度、厚度和攻角等因素的影響,在有些翼型后緣附近的氣流能夠產(chǎn)生一定程度的分離流動(dòng),造成升力曲線也會(huì)有所降低,如圖5所示。
  為了控制翼型后緣的流動(dòng)情況,國內(nèi)外在上世紀(jì)末就開始了格林襟翼在風(fēng)電機(jī)組上的應(yīng)用性研究(如圖6后緣加裝了格林襟翼),并且取得了一些成果:文獻(xiàn)[5]對(duì)NACA0015、NACA0020等翼型加裝了不同高度格林襟翼進(jìn)行試驗(yàn),證明了加裝格林襟翼的葉片后緣表面流動(dòng)減少分離和提高效率確實(shí)是有明顯效果的。文獻(xiàn)[6-8]從試驗(yàn)和計(jì)算角度證明了風(fēng)電機(jī)組葉片加裝合適高度的襟翼能夠提高升阻比,提高機(jī)組的氣動(dòng)性能。
  圖7所示為不同襟翼高度下(右圖比左圖的襟翼高度相對(duì)要高)的翼型后緣的流動(dòng)情況,在襟翼前方一個(gè)渦,在其后方產(chǎn)生一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的尾流區(qū),內(nèi)有兩個(gè)反向渦。襟翼的存在增加了翼型的后緣的曲率,導(dǎo)致翼型吸力面后緣附件的流線向下彎曲,增大了翼型彎度,使得升力增大。由于襟翼的高度很小,位于邊界層之內(nèi),受粘性的影響,使得襟翼之后形成穩(wěn)定的分離泡,該分離泡對(duì)翼型的尾流有一個(gè)壓縮的作用,尾流區(qū)變小,進(jìn)而阻力減小。
  其它技改方法
  除了以上論述在翼型的前緣和后緣加裝渦流發(fā)生器和格林襟翼有助于改善葉片的氣動(dòng)性能的方法以外,目前還存在多種方法有益于改善的氣動(dòng)性能,增加葉片的做功能力。如:
  (1)葉片尖部由直葉尖改為上翻形式的葉尖(如圖8所示),此形狀有利于改善渦的產(chǎn)生和發(fā)展,提高葉片氣動(dòng)性能和降低噪音。
  (2)對(duì)葉片根部的圓柱端進(jìn)行修型處理。葉片內(nèi)外圈翼型選型設(shè)計(jì)時(shí),內(nèi)圈即靠近葉根的部分內(nèi)部區(qū)域主要是以結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)為主,而在外圈靠近葉尖的區(qū)域則是以氣動(dòng)特性為主的翼型設(shè)計(jì)方案。為了增加葉片做功能力的有效長(zhǎng)度并且使得機(jī)艙頭部導(dǎo)流罩部位的空氣流動(dòng)自然繞流,在根部也有采用適當(dāng)?shù)摹⑩g后緣的翼型的方法,如圖9。應(yīng)當(dāng)注意這樣的葉根設(shè)計(jì)方法雖然增加了葉片做功能力但是無疑增加葉片本身的尤其是葉片根部的載荷,所以對(duì)葉根連接螺栓等部位的強(qiáng)度校核是必不可少的。
  (3)機(jī)組的發(fā)電量與風(fēng)輪的掃風(fēng)面積成正比,即與風(fēng)輪直徑的平方成正比,簡(jiǎn)而易行的辦法就是加長(zhǎng)葉片的長(zhǎng)度。國內(nèi)已有1.5MW機(jī)組的77機(jī)型采用直接換掉改為82機(jī)型的事例(直接將37.5米葉片更換為40.25米的葉片)。為了降低成本,圖10是采用了在葉片尖部加長(zhǎng)來提高發(fā)電量的辦法。
  結(jié)論
  本文針對(duì)國內(nèi)外已開展的幾種葉片技改辦法進(jìn)行了闡述,從上述的闡述得出如下的結(jié)論:
  (1)葉片翼型的前緣和后緣加裝渦流發(fā)生器和格林襟翼,如果安裝位置、高度和角度等參數(shù)大小選取合適,可以增加翼型的升阻比,改善表面的流動(dòng);
  (2)葉片尖部形式的改變(類似加小翼)有利于改善葉片尖渦的產(chǎn)生和發(fā)展,提高葉片氣動(dòng)系能;
  (3)葉片根部適當(dāng)延長(zhǎng)的翼型和加長(zhǎng)葉片都有助于增加葉片做功的有效長(zhǎng)度,增加出力;

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葉片 風(fēng)電機(jī)組
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