基于Matlab与Solidworks方法的风力机叶片优化设计

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)山东科技大学 作者:张明辉

  为了提高风力机把风能转化为机械能的效率,本文依照Wilson 优化设计方法得出风力机叶片优化设计的数学模型,并以Matlab 软件为工具编写出叶片设计的计算程序。基于点的坐标的几何变换理论,对翼型坐标数据进行三维坐标变换,计算出叶片各点的三维坐标。用三维建模软件Solidworks 进行精确的三维建模。该方法为风力机叶片和其它相似复杂形体的三维建模提供了依据,为叶片进一步分析奠定了基础。

  随着石油、煤炭、天然气等传统能源日益枯竭和价格不断上涨,风能作为一种清洁的可持续能源,越来越引起人们的关注[1]。其中,风力发电已成为目前最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式。设计风力机时,风轮的叶片外形设计非常重要,因其直接关系到风力机能否获得所希望的功率。本课题依照Wilson 方法,基于Matlab 软件对风力机的叶片几何外形各参数进行求解,根据齐次坐标变化原理将翼型二维坐标转换为三维坐标,最后用Solidworks 软件进行三维建模。

  本文选用NACA2412 翼型,基于Matlab 软件,结合Wilson 优化设计方法对叶片各叶素的弦长和安装角进行了精确求解。然后利用Excel 办公软件采用齐次坐标转换的方法对翼型二维坐标进行转换,得到空间三维坐标( x,y,z) . 最后应用solidworks 软件绘出叶片实体模型。此过程简单、通用性强、易于进一步分析,为叶片和其他复杂实体建模提供了新思路。

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