复合翼型风力涡轮机叶片的设计与性能分析

摘要整理

本研究设计并研究了采用复合翼型转子叶片的小型水平轴风力涡轮机，以改善其在低风速和低雷诺数（Re）条件下独立系统的性能。单一翼型小型水平轴风力涡轮机叶片的几何和气动特性限制了转子叶片的高效能量收集。复合翼型转子叶片的应用提高了能量产出，但在确定最优设计攻角和转子非设计工况气动特性方面存在不确定性。本研究调查了在复合叶片不同截面采用两种翼型的影响，并确定了叶片实现最大功率发电的最优设计攻角。风力涡轮机转子叶片采用叶素动量（BEM）方法设计，并通过SolidWorks软件建模。复合翼型叶片采用SG6042和SG6043翼型。设计了5台风力涡轮机，转子叶片的设计攻角范围为3°～7°。通过计算流体动力学（CFD）仿真确定最优设计攻角。复合翼型风力涡轮机叶片性能显著改善，风力发电功率范围为4966～5258 W，转子功率系数范围为0.443～0.457。设计攻角为6°的叶片性能最优。

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