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风能是一种可再生的清洁能源,风力发电在新能源和可再生能源行业中增长最快。近30年来,国际上在风能利用方面,无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。叶片是风力发电机组的重要元件,也是受力最为复杂的部件,具有良好空气动力性能的叶片是风力发电机组高效利用风能、降低整机重量、提高经济效益的关键。本课题在分析目前风力发电机组叶片设计理论的基础上,对风力机叶片进行了气动外形优化设计、三维实体建模以及翼型的气动特性分析,论文的主要研究内容如下:1、风力机叶片的设计在充分分析风力机叶片空气动力学的基础上,根据风力机的输出功率,风力机的设计风速,风能利用系数以及空气密度等风力机叶片的技术要求,采用简化风力机叶片设计方法、Glauert设计方法和Wilson设计方法计算出了风力机叶片各个叶素截面的弦长和安装角,并进行比较,得出Wilson设计方法比前两种设计方法更先进、计算精度更高。由于Wilson设计方法迭代计算比较复杂,所以用MATLAB软件编写了Wilson设计方法的计算程序。2、风力机叶片的三维实体建模利用翼型设计软件Profili选取风力机叶片翼型NACA4412,根据风力机叶片设计的三种方法计算出叶片各个叶素截面的弦长和安装角,获取各个叶素截面的数据,画出各个叶素截面的二维图,然后基于点的坐标变换求出各个叶素截面在三维坐标系中的坐标,最后用三维建模软件Pro/Engineer对风力机叶片进行了三维实体建模。3、风力机叶片翼型的气动特性分析根据得到的风力机叶片翼型数据,利用Gambit软件画出翼型的基本形状,并在翼型周围创建流场、划分网格和设置边界条件等。再利用计算流体软件Fluent对翼型进行气动特性分析,得到了翼型在不同攻角下的表面压力系数分布图和表面气流速度轮廓线图。