叶片是风力机最重要的部件之一,设计良好的叶片是风力机获得较高风能利用系数和较大经济效益的基础。本文应用Schmitz理论设计了600KW水平轴风力机叶片,分析了该风力机叶片在非设计点的气动性能。在此基础上,建立了失速型和变距型风力机模型和相应的控制策略,分析和对比了在相同的工作条件下其各自的性能特征。结果表明,变距型风力机不仅在低风速时有较高的风能利用系数,而且在高风速时功率输出稳定,并显著的改善了风力机叶片和传动链的受力状况。 叶片也是风力机受力最为复杂的部件。风力机运行中,叶片受气动力、弹性力和惯性力的耦合作用,以及其展向长、弦向短、刚度小等结构特点,使得叶片易发生颤振,从而导致风力机叶片毁坏。因此,叶片的气动弹性稳定性问题也是风力机设计的主要内容之一。本文把风力机叶片简化为悬臂梁,导出了叶片的运动微分方程和流/构耦合条件下弯扭振动时系统气动刚度和气动阻尼的表达式,建立了叶片气动弹性稳定性的分析方法。用该方法分析了本文设计的600KW水平轴风力机叶片气动弹性稳定性,讨论了气动扭矩对叶片稳定性的影响;并通过龙格—库塔方法求解叶片的运动规律,对上述分析方法进行验证。结果表明:(1)叶片气动弹性稳定性的分析方法可以正确和有效的分析叶片的气动弹性稳定性;(2)气动扭矩对叶片的气动弹性稳定性有较大的影响。在稳定性分析过程中,不能予以忽略。