一种考虑气动与结构平衡的风电叶片设计方法

摘要

本发明公开了属于风电叶片设计技术领域的一种考虑气动与结构平衡的风电叶片设计方法。它包括以下步骤：1)根据风电机组叶片及机组参数，将所设计叶片分为内圈与外圈两部分；2)进行内圈叶片气动翼型的选择；3)进行外圈叶片气动翼型的选择；4)进行叶片气动外形计算及优化；5)进行风电机组叶片主梁结构设计；本发明的有益效果为：1)本发明通过将叶片分为内圈和外圈两部分，在内圈选择相对厚度较大的翼型，使在气动设计过程中就考虑结构强度的要求，从而解决了气动设计和结构设计的矛盾。2)本发明在叶片主梁的结构设计中，将叶片内圈部分的主梁抗剪腹板设计成波纹型，从而有效提高了叶片的结构强度。

主权项

一种考虑气动与结构平衡的风电叶片设计方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)根据风电机组叶片及机组参数，将所设计叶片分为内圈与外圈两部分，具体说明如下：设定一结构系数κ，叶片结构系数κ定义为： κ = r - l 1 L 其中，r为风电机组叶片的参考半径；l1为轮毂半径；L为风电机组叶片总长度，选取k值为0.5‑0.55，可以得出对应的风电机组叶片的参考半径r的数值，以风电机组风轮的中心点为圆心，以该参考半径r的数值为半径，画出一个圆，位于此圆内的风电机组叶片为内圈叶片，位于此圆外的风电机组叶片为外圈叶片；2)进行内圈叶片气动翼型的选择：在不包括叶根区域的内圈叶片采用相对厚度为30％～50％的翼型，用以增加叶片截面厚度；3)进行外圈叶片气动翼型的选择：对外圈叶片进行气动翼型选择时，采用升力系数达到1.5以上且相对厚度小于25％的翼型，充分发挥翼型的气动性能；4)进行叶片气动外形计算及优化：内圈叶片气动翼型和外圈叶片气动翼型选择完毕后，进行气动外形的计算及优化；5)进行风电机组叶片主梁结构设计：抗剪腹板(4)和主梁帽(5)构成风电机组叶片主梁，风电机组叶片外形由蒙皮(3)构成；在对主梁帽(5)进行设计时，根据抗弯能力要求计算其厚度；在对抗剪腹板(4)进行设计时，抗剪腹板(4)内圈部分(6)设计 成波纹型，以增加叶片结构强度，抗剪腹板(4)外圈部分(7)仍沿用直抗剪腹板，抗剪腹板(4)内圈部分(6)是指位于内圈叶片范围内的抗剪腹板(4)，抗剪腹板(4)外圈部分(7)是指位于外圈叶片范围内的抗剪腹板(4)。