【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电机组运维。更具体地，涉及一种风力发电机叶片加长的设计方法。
技术介绍
1、叶片是风电机组捕获风能的主要部件，当风资源情况接近时，风电机组的发电量随着叶片的扫风面积增加而增大。在风电技术发展的早期，为保证风电机组的安全运行，设计的安全裕度普遍较大，风电机组风轮直径相对偏小，风轮的捕风效率和风电机组的发电量都有较大的提升空间。相较于其他增功增效方式，叶尖加长由于成本相对较低和回收周期较短，成为众多厂家的主要选择。随着风力发电技术的发展，为更好提升风能利用效率，大直径机组叶尖加长的技改需求也在增加。
2、然而，目前的叶尖加长方案多针对小型风电机组，对于110米及以上风轮直径的风力机叶片加长缺少相关理论研究及加长方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种风力发电机叶片加长的设计方法，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。
2、为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了一种风力发电机叶片加长的设计方法，该方法包括
4、通过对风力发电机组的载荷裕量与当地风资源进行评估确定原叶片的加长段的长度；
5、根据所述原叶片的弦长变化和扭角变化确定所述加长段的起点；
6、确定所述加长段的翼型、弦长和扭角分布并对所述弦长和扭角分布进行优化；
7、根据翼型二维坐标、优化后的弦长和优化后的扭角分布得到所述加长段的三维散点坐标；
8、将所述加长段的三维散
9、对所述加长后的叶片的三维模型进行气动性能的迭代计算，直到所述迭代计算的结果满足设计目标。
10、可选地，所述通过对风力发电机组的载荷裕量与当地风资源进行评估确定原叶片的加长段的长度包括
11、根据叶片设计的安全裕度确定原叶片的加长段的长度；其中
12、所述叶片设计的安全裕度包括所述加长段的长度小于所述原叶片的长度的5％。
13、可选地，所述根据所述原叶片的弦长变化和扭角变化确定所述加长段的起点包括
14、将所述原叶片的叶片展长的75％～100％范围内弦长变化最大的位置设置为所述加长段的起点。
15、可选地，所述将所述原叶片的叶片展长的75％～100％范围内弦长变化最大的位置设置为所述加长段的起点包括
16、计算所述原叶片的叶片展长的75％～100％范围内的相邻截面的斜率，所述斜率最大的截面为所述加长段的起点；其中
17、所述斜率的计算公式为
18、k＝|(ci+1-ci)/(xi+1-xi)|
19、式中，ci+1为第i+1个截面的弦长；ci为第i个截面的弦长；xi+1为第i+1个截面的截面位置；xi为第i个截面的截面位置；|·|为求绝对值。
20、可选地，所述确定所述加长段的翼型、弦长和扭角分布并对所述弦长和扭角分布进行优化包括
21、利用威尔逊方法初步确定所述加长段的翼型、弦长和扭角分布。
22、可选地，所述确定所述加长段的翼型、弦长和扭角分布并对所述弦长和扭角分布进行优化包括
23、利用二次函数对所述弦长和扭角分布进行拟合优化。
24、可选地，所述根据翼型二维坐标、优化后的弦长和优化后的扭角分布得到所述加长段的三维散点坐标包括
25、根据优化后的弦长、优化后的扭角分布和翼型二维归一化坐标通过翼型三维坐标转化公式，得到所述加长段的三维散点坐标；其中
26、所述翼型三维坐标转化公式为
27、
28、
29、z＝u·r
30、式中，a为1/4翼型的弦长；ρ(θ)为翼型分布函数；θ为扭角；xm为翼型气动中心展向位置；β(u)为扭角分布函数；u为翼型所处叶片展向位置；c(u)为弦长分布函数；r为叶片半径。
31、可选地，所述对所述加长后的叶片的三维模型进行气动性能的迭代计算包括
32、计算所述加长后的叶片的功率和推力。
33、可选地，所述计算所述加长后的叶片的功率包括
34、根据扭矩方程组计算扭矩；所述扭矩方程组为
35、dm＝4πv1ρωf(1-a1f)br3 dr
36、
37、式中，dm为扭矩；dr为叶片截面段长度；v1为来流风速；ρ为空气密度；ω为转动角速度；f为普朗特叶尖损失修正因子；a1为轴向诱导因子；b为切向诱导因子；r为叶片截面所在位置；b为叶片数；c为叶片弦长；v0为入流风速；ct为切向力系数。
38、可选地，所述计算所述加长后的叶片的推力的计算公式为
39、
40、
41、式中，dt为推力；cn为法向力系数。
42、本专利技术的有益效果如下：
43、本专利技术提供了一种风力发电机叶片加长的设计方法，实现了在低成本且保证机组安全的情况下对旧机组进行改造，既提高了老旧机组的风能利用率，又避免了资源浪费，对提高与优化风电机组发电效率具有重要意义。
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1.一种风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，该方法包括
2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述通过对风力发电机组的载荷裕量与当地风资源进行评估确定原叶片的加长段的长度包括
3.根据权利要求2所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述根据所述原叶片的弦长变化和扭角变化确定所述加长段的起点包括
4.根据权利要求3所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述将所述原叶片的叶片展长的75％～100％范围内弦长变化最大的位置设置为所述加长段的起点包括
5.根据权利要求4所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述确定所述加长段的翼型、弦长和扭角分布并对所述弦长和扭角分布进行优化包括
6.根据权利要求5所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述确定所述加长段的翼型、弦长和扭角分布并对所述弦长和扭角分布进行优化包括
7.根据权利要求6所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述根据翼型二维坐标、优化后的弦长和优化后的扭角分布得到所述加长段的三
8.根据权利要求7所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述对所述加长后的叶片的三维模型进行气动性能的迭代计算包括
9.根据权利要求8所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述计算所述加长后的叶片的功率包括
10.根据权利要求9所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述计算所述加长后的叶片的推力的计算公式为
...【技术特征摘要】
1.一种风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，该方法包括
2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述通过对风力发电机组的载荷裕量与当地风资源进行评估确定原叶片的加长段的长度包括
3.根据权利要求2所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述根据所述原叶片的弦长变化和扭角变化确定所述加长段的起点包括
4.根据权利要求3所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述将所述原叶片的叶片展长的75％～100％范围内弦长变化最大的位置设置为所述加长段的起点包括
5.根据权利要求4所述的风力发电机叶片加长的设计方法，其特征在于，所述确定所述加长段的翼型、弦长和扭角分布并对所述弦长和扭角分布进行优化包括<...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯洪强，杨天时，赵玉，姚加桂，曹垚鑫，李沛桓，任宸蔚，
申请(专利权)人：中国质量认证中心，
类型：发明
国别省市：
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