圖11 葉尖和葉根修正前后弦長分布對比

　　3 不同類型風電機組氣動設計的區別
　　對于最常見的直驅型機組與雙饋型機組，風輪的主要區別在于輪轂尺寸差別較大。目前市場上還沒有專門針對某種類型風電機組而設計的葉片，這里著重討論雙饋機組葉片用于直驅機組的適用性問題。
　　ZDS-2500 風電機組為雙饋型，輪轂直徑為2.4m。假設將其葉片應用于直驅機組，輪轂直徑為3.4m，此時風輪直徑為81m。從圖10 的功率系數對比結果看，直接將雙饋機組的葉片應用于直驅機組，功率系數要比按照直驅機組設計的功率系數低，最高點要低0.5% 左右。如果直驅機組輪轂直徑更大，那么損失就會增加，因此對于輪轂直徑差距較大的雙饋和直驅，應該分別設計葉片，而不宜混用。

 圖12 葉尖修正前后扭角分布對比

圖13 葉根修正前后扭角分布對比

　　4 葉根與葉尖的修正
　　按照氣動理論設計的葉片弦長，在葉根處會很寬，給運輸和制造帶來困難。ZDS-2500 風電機組葉片的葉尖和葉根做了修正（圖11），葉根修正主要是為了避免過大的弦長　（此處所選翼型升力系數很大，導致弦長過大），葉尖修正則是出于降噪的考慮。
　　弦長修正后，葉尖對應的真實扭角，需要根據修正后的弦長進行重新計算。圖12 為優化計算獲得的扭角分布。從中可以看出，葉尖處扭角會反向增加，這是由葉尖弦長急劇減小造成的。說明通過葉片反扭可以實現葉尖功率的最大化。葉根部分的扭角理論設計值很大，由于其對氣動貢獻較小，可將扭角范圍進行限制（圖13）。
　　5 結論
　　本文討論了設計葉尖速比、多翼型設計、設計點選擇、不同機型、葉根與葉尖修正等風電機組氣動設計中的關鍵參數，提出了相應的設計方案。分析結果表明，在滿足限噪、限載的要求下，應盡量提高設計葉尖速比，以減小葉片寬度；過渡翼型及其氣動特性能夠通過基于厚度加權的插值算法獲取；多翼型設計中，可以將設計點適量偏離翼型最大升阻比處，來實現更佳的功率特性和幾何連續性；雙饋異步與同步直驅風電機組的葉片應獨立設計，不可混用，以避免功率損失；工程實際中，理論設計的葉片根部和葉尖要進行必要修正。
參考文獻
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