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风力发电机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解风力发电的基本原理，掌握风力发电机的主要组成部分及其功能。
2. 学生能够掌握风力发电机的工作原理，了解风力发电在我国能源领域的应用和重要性。
3. 学生能够描述风力发电机技术的发展趋势及其对环境保护的意义。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析风力发电机的优缺点，并提出改进措施。
2. 学生能够通过小组合作，设计并制作一个简易的风力发电机模型。
3. 学生能够运用科学探究方法，对风力发电机模型进行测试和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对新能源技术的兴趣，激发他们积极参与能源节约和环境保护的意识。
2. 培养学生团队合作精神，提高他们面对问题的解决能力和沟通能力。
3. 增强学生的国家使命感和社会责任感，使他们认识到新能源发展对国家经济和环保事业的重要性。
课程性质：本课程为科学实践活动课，结合物理、工程技术等学科知识，以提高学生的科学素养和实践能力。
学生特点：六年级学生具有一定的物理知识基础，好奇心强，善于动手操作，具备初步的团队合作能力。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生主动参与，关注个体差异，鼓励学生创新思维和动手实践。
在教学过程中，分解课程目标为具体学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 风力发电基本原理：讲解风能转化为电能的物理过程，包括空气动力学原理、风力发电机的工作原理等。
教材章节：《科学》六年级下册第四章“能源与环保”。
2. 风力发电机结构及功能：介绍风力发电机的叶轮、发电机、塔架等主要组成部分及其作用。
教材章节：《科学》六年级下册第四章“风力发电机的构造”。
3. 风力发电机优缺点及改进措施：分析风力发电技术的优缺点，探讨如何提高风力发电效率及降低成本。
教材章节：《科学》六年级下册第四章“风力发电的优缺点及改进”。
4. 简易风力发电机模型设计与制作：指导学生设计并制作一个简易风力发电机模型，培养学生的动手能力和创新思维。
风力发电机组课程设计随着科技的快速发展，人们对环保意识的逐渐提高，风力发电作为一种清洁的可再生能源，逐渐成为人们的重要选择。
为了培养学生的动手能力和创新精神，提高学生的环保意识，本文将介绍一个关于风力发电机组课程设计。
课程背景为了响应国家对可再生能源的倡导，推广绿色能源，加快可再生能源的人才培养，本课程旨在让学生了解风力发电的工作原理，掌握风力发电机组的组装与调试，提高学生的实践能力和创新意识，为我国风力发电产业的发展做出一定的贡献。
课程目标1.了解风力发电的工作原理，熟悉风力发电机组的结构。
2.掌握风力发电机组的组装方法，学会使用测量工具。
3.学会对风力发电机组进行调试和测试，初步具备维护能力。
4.提高学生的环保意识，认识到可再生能源对环境的重要性。
5.培养学生的动手能力和创新精神，提高学生的实践能力。
课程内容1.风力发电的工作原理风力发电是利用风能驱动涡轮旋转，进而带动发电机发电的一种方式。
它的工作原理简单来说，就是将风能转化为电能。
风力发电机组的原理主要分为两部分：一部分是风轮，另一部分是发电机。
2.风力发电机组的组装风力发电机组组装的一般步骤包括以下几个方面：（1）准备工具和材料，如轴承、齿轮、联轴器等；（2）检查轴承孔的尺寸，保证轴承安装时轴向位移量不超过允许范围；（3）安装轴承，注意轴承的安装深度和轴向位移量；（4）安装齿轮箱，将齿轮安装在轴上，调整轴和齿轮箱的配合；（5）安装联轴器，使联轴器与主轴连接，并调整两轴的松紧度；（6）安装脚钉，将机组固定在基础上；（7）检查机组，确认所有部件安装完毕。
3.风力发电机组的调试和测试（1）将机组与电网连接，确保机组在电网运行；（2）打开励磁机励磁，观察机组运行，如有异常，应立即停机检查；（3）关闭励磁机励磁，观察机组继续运行，如有异常，应立即停机检查；（4）对机组进行试验，包括转速试验、短时过载试验等，以确认机组运行正常；（5）机组运行时，应定期检查轴承润滑情况，如有异常，应立即停机处理。
《风力发电机组设计与制造》课程设计报告一、设计任务书1、设计内容风电机组总体技术设计2、目的与任务主要目的：1)以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2)熟悉相关的工程设计软件；3)掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1)确定风电机组的总体技术参数；2)关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3)计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4)完成叶片设计任务；5)确定塔架的设计方案。
每人撰写一份课程设计报告。
3、主要内容每人选择功率范围在1.5MW至6MW之间的风电机组进行设计。
1）原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s，60米高度年平均风速为7.3m/s，70米高度年平均风速为7.6 m/s，当地历史最大风速为48m/s，用户希望安装1.5 MW至6MW之间的风力机。
采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。
空气密度设定为1.225kg/m3。
2）设计内容（1）确定整机设计的技术参数。
设定几种风力机的C p曲线和C t曲线，风力机基本参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级；（2）关键部件气动载荷的计算。
设定几种风轮的C p曲线和C t曲线，计算几种关键零部件的载荷（叶片载荷、风轮载荷、主轴载荷、连轴器载荷和塔架载荷等）；根据载荷和功率确定所选定机型主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、连轴器、偏航和变桨距电机等）和型式。
以上内容建议用计算机编程实现，确定整机和各部件（系统）的主要技术参数。
（3）塔架根部截面应力计算。
计算暴风工况下风轮的气动推力，参考风电机组的整体设计参数，计算塔架根部截面的应力。
最后提交有关的分析计算报告。
4、进度计划4 塔架根部截面应力计算 1天5 报告撰写 1.5天6 课程设计答辩1.5天5、 设计（实验）成果要求提供设计的风电机组的性能计算结果； 绘制整机总体布局工程图。
风力发电厂的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解风力发电的原理，掌握风力发电的基本组成结构。
2. 学生能够描述风力发电的优势和在我国的应用现状。
3. 学生能够了解风力发电对环境的影响，认识到可再生能源的重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析风力发电厂的建设条件，具备初步的项目评估能力。
2. 学生能够通过实际操作，掌握风力发电机的简单制作方法，培养动手操作能力。
3. 学生能够利用图表和数据，进行风力发电效率的对比分析，提高数据分析能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到风力发电等可再生能源对于缓解能源危机、保护环境的重要性，增强环保意识。
2. 学生能够关注风力发电领域的发展动态，培养对新能源产业的兴趣和热情。
3. 学生能够通过团队合作，学会倾听、沟通、协作，培养团队精神。
课程性质：本课程为自然科学领域的探究性课程，结合课本知识，注重实践与理论相结合。
学生特点：六年级学生具有一定的科学素养，对新能源有一定了解，好奇心强，具备一定的动手能力和团队协作能力。
教学要求：教师应注重启发式教学，引导学生主动探究，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与课堂讨论和实践活动。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均取得具体、可衡量的学习成果。
二、教学内容1. 引入新课：通过展示风力发电的图片和视频，激发学生对风力发电的兴趣，引入本节课的主题。
相关教材章节：第一章《新能源概述》2. 理论知识学习：（1）风力发电原理及优势（2）风力发电机的组成结构（3）风力发电在我国的应用现状及发展前景相关教材章节：第二章《风力发电》3. 实践操作：（1）风力发电机的简单制作（2）风力发电效率的对比分析相关教材章节：第三章《风力发电实践》4. 案例分析：（1）分析风力发电厂的建设条件（2）讨论风力发电对环境的影响相关教材章节：第四章《新能源与环境保护》5. 课堂总结与拓展：（1）总结风力发电的相关知识（2）探讨新能源的未来发展趋势相关教材章节：第五章《新能源的发展趋势》教学内容安排与进度：第一课时：引入新课，学习风力发电原理及优势第二课时：学习风力发电机的组成结构，进行简单制作实践第三课时：学习风力发电在我国的应用现状及发展前景，进行风力发电效率对比分析第四课时：案例分析，总结课堂知识，探讨新能源发展前景三、教学方法1. 讲授法：在讲解风力发电的基本原理、优势、组成结构等理论知识时，采用讲授法，结合多媒体演示，使学生系统、全面地掌握风力发电的相关知识。
课程设计(综合实验)报告( 2012 – 2013 年度第二学期)名称：《风力发电机组设计与制造》课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能xxxxx班学号：xxxxxxxxxxxx学生姓名：xxxxxx指导教师：田德、王永设计周数： 2成绩：日期：20xx年x月x日目录任务书 (5)一设计内容 (5)二目的与任务 (5)三主要内容 (5)四进度计划 (7)五设计（实验）成果要求 (7)六考核方式 (8)总体参数设计 (8)一额定功率 (8)二设计寿命 (8)三额定风速、切入风速、切除风速 (8)四重要几何尺寸 (8)1风轮直径和扫掠面积 (8)2轮毂高度 (8)五总质量 (9)六发电机额定转速和转速范围 (9)七叶片数B (9)八功率曲线和C T曲线 (9)1功率曲线 (9)2C T曲线 (10)九确定攻角Α，升力系数C L，叶尖速比Λ，风能利用系数C P (10)十风轮转速 (12)十一其他 (12)十二风电机组等级选取 (12)叶片气动优化设计 (13)一优化过程 (13)二叶片优化结果 (14)主要部件载荷计算 (14)一叶片载荷计算 (15)1作用在叶片上的离心力F C (15)2作用在叶片上的风压力F V (15)3作用在叶片上的气动力矩 (16)4作用在叶片上的陀螺力矩M K (16)二主轴载荷计算 (16)三塔架载荷计算 (17)1暴风工况风轮气动推力计算 (17)2塔架的强度设计（考虑塔架高度折减系数的强度计算） (18)主要部件功率 (20)一发电机 (20)二变流器 (21)三齿轮箱 (21)四联轴器 (21)五偏航 (22)风电机组布局 (22)设计总结 (32)参考文献 (25).25任务书一设计内容风电机组总体技术设计二目的与任务主要目的：1. 以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2. 熟悉相关的工程设计软件；3. 掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1. 确定风电机组的总体技术参数；2. 关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3. 计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4. 完成叶片设计任务；5. 确定塔架的设计方案。
风力发电课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解风力发电的基本原理，掌握风力发电机的工作流程和主要组成部分。
2. 学生能掌握风力发电在我国能源领域的地位和作用，了解我国风力发电的现状和发展趋势。
3. 学生能了解风力发电对环境的影响，认识到可再生能源在可持续发展中的重要性。
技能目标：1. 学生能通过分析风力发电的相关数据，提高数据分析和解决问题的能力。
2. 学生能运用所学的风力发电知识，设计简单的风力发电实验，提升实践操作能力。
3. 学生能运用风力发电知识，解决实际生活中的问题，提高创新能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能认识到风力发电对环境保护的重要性，培养环保意识。
2. 学生能积极参与风力发电相关的话题讨论，提高合作交流能力。
3. 学生能通过风力发电的学习，树立科学、可持续发展的价值观，增强国家能源战略意识。
课程性质：本课程为科学实践活动课程，结合物理、地理等学科知识，培养学生的实践能力和科学素养。
学生特点：六年级学生具备一定的科学知识基础，好奇心强，善于观察和思考，但实践操作能力有待提高。
教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生积极参与，关注学生的学习过程，注重培养学生的创新精神和实践能力。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 引入新课：通过介绍可再生能源的概念，引导学生关注风力发电。
教材章节：《科学》六年级下册第三章“能量的转化与守恒”2. 风力发电基本原理：- 风能资源评估- 风力发电机的工作原理与结构- 风力发电的优缺点教材章节：《科学》六年级下册第三章第三节“风能的利用”3. 我国风力发电现状与发展趋势：- 我国风力发电的装机容量和地位- 风力发电的政策支持和产业布局- 风力发电技术的发展趋势教材章节：《科学》六年级下册第三章附录“新能源在我国的发展”4. 风力发电与环境：- 风力发电对环境的贡献- 风力发电项目的环境评估与保护措施教材章节：《科学》六年级下册第三章第四节“新能源与环境保护”5. 实践活动：- 设计简单的风力发电实验- 分析风力发电数据，探讨提高发电效率的方法教材章节：《科学》六年级下册第三章实践篇“风力发电实验”6. 总结与拓展：- 归纳风力发电的优势和局限性- 探讨风力发电在未来的发展前景教材章节：《科学》六年级下册第三章总结篇“新能源的发展与未来”教学内容安排与进度：共6课时，第1课时引入新课，第2-4课时讲解风力发电基本原理、我国现状与发展趋势、风力发电与环境，第5课时进行实践活动，第6课时进行总结与拓展。
课程设计(综合实验)报告( 2012 –2013 年度第二学期)名称：《风力发电机组设计与制造》课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能xxxxx班学号：xxxxxxxxxxxx学生姓名：xxxxxx指导教师：田德、王永设计周数： 2成绩：日期：20xx年x月x日目录任务书 (5)一设计内容 (5)二目的与任务 (5)三主要内容 (5)四进度计划 (7)五设计（实验）成果要求 (7)六考核方式 (8)总体参数设计 (8)一额定功率 (8)二设计寿命 (8)三额定风速、切入风速、切除风速 (8)四重要几何尺寸 (8)1风轮直径和扫掠面积 (8)2轮毂高度 (8)五总质量 (9)六发电机额定转速和转速范围 (9)七叶片数B (9)八功率曲线和C T曲线 (9)1功率曲线 (9)2C T曲线 (10)九确定攻角Α，升力系数C L，叶尖速比Λ，风能利用系数C P (10)十风轮转速 (12)十一其他 (12)十二风电机组等级选取 (12)叶片气动优化设计 (13)一优化过程 (13)二叶片优化结果 (14)主要部件载荷计算 (14)一叶片载荷计算 (15)1作用在叶片上的离心力F C (15)2作用在叶片上的风压力F V (15)3作用在叶片上的气动力矩 (16)4作用在叶片上的陀螺力矩M K (16)二主轴载荷计算 (16)三塔架载荷计算 (17)1暴风工况风轮气动推力计算 (17)2塔架的强度设计（考虑塔架高度折减系数的强度计算） (18)主要部件功率 (20)一发电机 (20)二变流器 (21)三齿轮箱 (21)四联轴器 (21)五偏航 (22)风电机组布局 (22)设计总结 (32)参考文献 (25)附页 (25)任务书一设计内容风电机组总体技术设计二目的与任务主要目的：1. 以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2. 熟悉相关的工程设计软件；3. 掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1. 确定风电机组的总体技术参数；2. 关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3. 计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4. 完成叶片设计任务；5. 确定塔架的设计方案。
课程设计(综合实验)报告( 2012 – 2013 年度第二学期)名称：院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：成绩：日期：2013年7月3日目录➢任务书 (4)一设计内容 (4)二目的与任务 (4)三主要内容 (4)四进度计划 (5)五设计（实验）成果要求 (5)六考核方式 (5)➢总体参数设计 (5)一额定功率 (5)二设计寿命 (5)三额定风速、切入风速、切除风速 (5)四重要几何尺寸 (5)1风轮直径和扫掠面积 (6)2轮毂高度 (6)五总质量 (6)六发电机额定转速和转速范围 (6)七叶片数B (7)八功率曲线和C T曲线 (7)1功率曲线 (7)2Ct曲线 (7)九确定攻角Α，升力系数C L，叶尖速比Λ，风能利用系数C P (7)十风轮转速 (7)十一其他 (7)十二风电机组等级选取 (8)➢叶片气动优化设计 (8)一优化过程 (8)二叶片优化结果 (8)➢主要部件载荷计算 (9)一叶片载荷计算 (9)1作用在叶片上的离心力Fc (9)2作用在叶片上的风压力Fv (9)3作用在叶片上的气动力矩 (9)4作用在叶片上的陀螺力矩M k (10)二主轴载荷计算 (10)三塔架载荷计算 (11)1暴风工况风轮气动推力计算 (11)2塔架的强度设计（考虑塔架高度折减系数的强度计算） (12)➢主要部件功率 (14)一发电机 (14)二变流器 (14)三齿轮箱 (14)四联轴器 (14)五偏航 (14)➢风电机组布局 (15)➢设计总结 (15)➢附录 (17)图1 (17)图2 (17)图3 (18)图4 (18)图5 (19)图6 (19)图7 (20)图8 (20)图9 (20)图10 (21)图11 (21)图12 (22)图13 (22)图14 (22)图15 (23)➢参考文献 (23)➢任务书一设计内容风电机组总体技术设计二目的与任务主要目的：1. 以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2. 熟悉相关的工程设计软件；3. 掌握科研报告的撰写方法。
风力机设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解风力发电的基本原理，掌握风力机的主要结构及其功能。
2. 学生能够运用物理知识，分析风力机设计中的能量转换过程。
3. 学生能够掌握风力机设计中涉及的基本参数，如风速、叶片长度、转速等，并了解它们之间的关系。
技能目标：1. 学生能够运用所学的理论知识，通过小组合作设计一个简单的风力机模型。
2. 学生能够运用数学和科学方法对风力机模型的性能进行预测和评估。
3. 学生通过实际操作，提高动手能力和团队协作能力，培养解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对可再生能源的兴趣和认识，增强环保意识和可持续发展的理念。
2. 学生在设计过程中能够体验到创新和实践的乐趣，激发对科学探究的热情。
3. 学生通过课程学习，培养批判性思维和问题解决能力，增强自信，形成积极向上的学习态度。
课程性质：本课程为跨学科综合实践课程，结合物理、数学、工程学等多学科知识。
学生特点：假设学生为八年级，具有一定的物理知识基础，对科学探究有好奇心，喜欢动手操作。
教学要求：课程注重理论与实践相结合，鼓励学生主动探究，合作学习，通过实际设计任务促进知识的综合运用。
教学过程中注重培养学生的创新能力，科学思维和解决问题的能力。
通过明确具体的课程目标，使学生在学习结束后能够展示具体的成果，如设计报告、模型展示等。
二、教学内容1. 引入风力发电基本概念，介绍风力机的工作原理，对应教材中“可再生能源”章节。
- 风能的特点和利用方式- 风力机的组成部分及其功能2. 风力机设计原理及关键参数学习，对应教材中“简单机械”及“能量转换”章节。
- 风速、叶片长度、转速等参数对风力机性能的影响- 叶片设计原理，包括翼型、攻角等概念3. 风力机模型的制作与测试，结合教材中“科学探究”及“项目实践”章节。
- 分组设计风力机模型，制定设计计划和步骤- 制作模型，并进行性能测试，如风速、电压输出等4. 数据分析与优化，对应教材中“数据处理”章节。
风力机课程设计结果一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握风力机的基本原理、结构和工作特点；技能目标要求学生能够运用风力机的原理和知识解决实际问题；情感态度价值观目标要求学生树立环保意识，认识风力机在新能源开发和环境保护方面的重要性。
通过对风力机的了解和学习，使学生能够掌握风力机的基本原理和结构，提高他们的科学素养；培养学生运用风力机知识解决实际问题的能力，激发他们的创新精神；引导学生关注新能源开发和环境保护，培养他们的社会责任感和使命感。
二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括风力机的基本原理、结构和工作特点。
教学大纲如下：1.风力机概述：介绍风力机的定义、分类和应用领域。
2.风力机的基本原理：讲解风力机的工作原理，包括气流动力学、叶轮设计和转换效率等方面。
3.风力机的结构：介绍风力机的各个组成部分，如叶片、塔架、传动系统和发电机等。
4.风力机的工作特点：分析风力机在不同风速、风向和环境条件下的工作性能。
5.风力机实例分析：以实际风力机为例，讲解其设计和运行特点。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握风力机的基本原理和知识。
2.讨论法：学生分组讨论，培养他们运用风力机知识解决实际问题的能力。
3.案例分析法：分析实际风力机案例，使学生了解风力机在不同环境下的应用。
4.实验法：安排风力机模型实验，让学生亲身体验风力机的工作原理。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
1.教材：选用权威、实用的风力机教材，为学生提供系统、科学的学习资料。
2.参考书：推荐学生阅读相关领域的参考书籍，拓展他们的知识视野。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和生动性。
4.实验设备：准备风力机模型和相关实验器材，为学生提供实践操作的机会。
一．总体参数设计总体参数是设计风力发电机组总体结构和功能的基本参数，主要包括额定功率、发电机额定转速、风轮转速、设计寿命等。
1.额定功率、设计寿命根据《设计任务书》选定额定功率P r =3.5MW；一般风力机组设计寿命至少为20年，这里选20年设计寿命。
2.切出风速、切入风速、额定风速切入风速取 Vin= 3m/s切出风速取 Vout= 25m/s额定风速 Vr= 12m/s（对于一般变桨距风力发电机组（选3.5MW）的额定风速与平均风速之比为1.70左右,Vr =1.70Vave=1.70×7.0≈12m/s）3.重要几何尺寸(1) 风轮直径和扫掠面积由风力发电机组输出功率得叶片直径：其中：P r——风力发电机组额定输出功率，取3.5MW；——空气密度（一般取标准大气状态），取1.225kg/m3；V r——额定风速，取12m/s；D——风轮直径；1η——传动系统效率，取0.95；2η——发电机效率，取0.96；3η——变流器效率，取0.95；C p——额定功率下风能利用系数,取0.45。
由直径计算可得扫掠面积：综上可得风轮直径D=104m，扫掠面积A=84822m4.功率曲线自然界风速的变化是随机的, 符合马尔可夫过程的特征, 下一时刻的风速和上一时刻的结果没什么可预测的规律。
由于风速的这种特性, 可以把风力发电机组的功率随风速的变化用如下的模型来表示：)(t P ——在真实湍流风作用下每一时刻产生的功率, 它由t 时刻的V(t)决定;)(t P stat ——在给定时间段内V(t)的平均值所对应的功率；)(△t P ——表示t 时刻由于风湍流引起的功率波动。
对功率曲线的绘制, 主要在于对风速模型的处理。
若假定上式表示的风模型中P stat (t)的始终为零, 即视风速为不随时间变化的稳定值, 在切入风速到切出风速的范围内按照设定的风速步长, 得到对应风速下的最佳叶尖速比和功率系数,带入式：1η——传动系统效率，取0.95；2η——发电机效率，取0.96； 3η——变流器效率，取0.95；——空气密度（一般取标准大气状态），取1.225kg/m 3； V r ——额定风速，取12m/s ； D ——风轮直径；C p ——额定功率下风能利用系数,取0.45。
风力大电机组课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握风力发电机组的基本原理、结构和工作流程；了解风力发电的历史、现状和发展趋势。
技能目标要求学生能够运用所学知识对风力发电机组进行简单的故障分析和维修。
情感态度价值观目标要求学生认识风力发电的重要性和环保意义，培养学生的创新意识和团队合作精神。
二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括风力发电机组的基本原理、结构和工作流程，风力发电的历史、现状和发展趋势，风力发电机组的安装、维护和故障分析。
详细的教学大纲和教材章节如下：第1章风力发电概述1.1 风力发电的基本原理1.2 风力发电的历史和现状1.3 风力发电的发展趋势第2章风力发电机组2.1 风力发电机组的结构2.2 风力发电机组的工作流程2.3 风力发电机组的安装和维护第3章风力发电机组的设计与优化3.1 风力发电机组的设计原则3.2 风力发电机组的优化方法第4章风力发电机组的故障分析与维修4.1 风力发电机组的常见故障4.2 风力发电机组的故障分析方法4.3 风力发电机组的维修技术三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法。
讲授法用于传授基本原理和理论知识，讨论法用于探讨风力发电的发展趋势和优化方法，案例分析法用于分析风力发电机组的故障和维修，实验法用于实践操作和技能训练。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
教材将为学生提供全面、系统的知识体系，参考书将提供更多的实例和实践经验，多媒体资料将通过图像、视频等形式生动展示风力发电机组的结构和原理，实验设备将用于学生的实践操作和技能训练。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试。
平时表现评估学生的课堂参与度和团队合作表现，占课程总分的30%。
作业评估学生的理解和应用能力，占课程总分的20%。
课程设计（综合实验）报告名称：风力发电机设计制造题目：风力发电机组整体技术设计目录课程设计任务书0第一章风力发电机组总体参数设计41.1 额定41.2 设计41.3 切出风速、切入风速、额定风速41.4 发电机额定转速及转速范围41.5 重要的几何尺寸51.5.1 转子直径和扫过面积51.5.2 轮毂61.6 刀片数量61.7 风轮转速71.8功率曲线、Cp曲线、Ct曲线、攻角ɑ87载荷计算18课程设计作业书一、设计内容风机整体技术设计二、宗旨与任务主要目的：1、以大型水平轴风力发电机组为研究对象，掌握系统整体设计方法；2、熟悉相关工程设计软件；3.掌握撰写研究报告的方法。
主要任务：每个学生独立完成风机的整体技术设计，包括：1、确定风机整体技术参数；2、关键部件（齿轮箱、发电机、变流器）的技术参数；3、计算关键部件（叶片、转子、主轴、联轴器、塔架等）的载荷及技术参数；4、完成叶片设计任务；5. 确定塔的设计。
6. 每个人写一份课程设计报告。
三、主要内容每个人选择功率范围在 1.5MW 到 6MW 之间的风力涡轮机进行设计。
1）原始参数：风机安装地点50米高处年平均风速为7.0m/s，60米处年平均风速为7.3m/s，60米处年平均风速为7.3m/s， 70米为7.6m/s，当地历史最大风速为49m/s，用户想安装1.5-6MW的风机。
使用63418翼型，63418翼型的升力系数和阻力系数数据如表1所示。
空气密度设置为1.225 kg/m 3 。
2) 设计内容(1) 该参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔筒高度等。
风机等级按标准确定；(2) 关键部件气动载荷计算。
设置多台风机的C p曲线和C t曲线，计算几个关键部件的载荷（叶片载荷、转子载荷、主轴载荷、联轴器载荷和塔架载荷等）；根据负载和功率确定所选型号的主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、联轴器、偏航和变桨电机等）和类型。
\《风力发电机组设计与制造》课程设计报告：院系：可再生能源学院班级：风能0902班%姓名：陈建宏学号：04指导老师：田德、王永提交日期：一、设计任务书1、设计内容风电机组总体技术设计；2、目的与任务主要目的：1)以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2)熟悉相关的工程设计软件；3)掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1)确定风电机组的总体技术参数；2)、3)关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；4)计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；5)完成叶片设计任务；6)确定塔架的设计方案。
每人撰写一份课程设计报告。
3、主要内容每人选择功率范围在至6MW之间的风电机组进行设计。
1）原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s，60米高度年平均风速为7.3m/s，70米高度年平均风速为7.6 m/s，当地历史最大风速为48m/s，用户希望安装 MW 至6MW之间的风力机。
采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。
空气密度设定为1.225kg/m3。
.2）设计内容（1）确定整机设计的技术参数。
设定几种风力机的C p曲线和C t曲线，风力机基本参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级；（2）关键部件气动载荷的计算。
设定几种风轮的C p曲线和C t曲线，计算几种关键零部件的载荷（叶片载荷、风轮载荷、主轴载荷、连轴器载荷和塔架载荷等）；根据载荷和功率确定所选定机型主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、连轴器、偏航和变桨距电机等）和型式。
以上内容建议用计算机编程实现，确定整机和各部件（系统）的主要技术参数。
（3）塔架根部截面应力计算。
计算暴风工况下风轮的气动推力，参考风电机组的整体设计参数，计算塔架根部截面的应力。
最后提交有关的分析计算报告。
完成时间1 风电机组整体参数设计 天2 风电机组气动特性初步计算 ` 2天3 机组及部件载荷计算2天 4 齿轮箱、发电机、变流器技术参数 ~ 天 4 塔架根部截面应力计算 1天 5 报告撰写 ） 天 6 课程设计答辩天5、 设计（实验）成果要求 [提供设计的风电机组的性能计算结果； 绘制整机总体布局工程图。
6、 考核方式每人提交一份课程设计报告；准备课程设计PPT ，答辩。
二、总体参数设计1、额定功率根据《设计任务书》选定额定功率为5MW 。
2、设计寿命 ·一般风力机组设计寿命至少为20年，这里选20年设计寿命。
3、切出风速、切入风速、额定风速 切入风速 取 V in =3m/s 切出风速 取 V out =25m/s 额定风速 取 V r =13m/s对于一般变桨距风力发电机组（选5MW ）的额定风速羽平均风速之比为左右，在70m 处： V r ==×≈13m/s4、发电机额定转速和转速范围 ~5、重要几何尺寸（1）风轮直径和扫掠面积由风力发电机组输出功率得叶片直径：D=3r p 1238P V C rπρηηη==114m其中：P r --风力发电机组额定输出功率，取5000kW ； --空气密度（一般取标准大气状态），取m 3； V r --额定风速，取13m/s ；)D--风轮直径；--传动系统效率，取；--发电机效率，取；--变流器效率，取；C p--额定功率下风能利用系数,取。
由直径计算可得扫掠面积：S===10207综上可得风轮直径D=114m，扫掠面积S=10207。
\（2）轮毂高度轮毂高度是从地面到风轮扫掠面中心的高度，用Z hub表示Z hub=Z t+Z j=70+.=式中Z j—塔架高度；Z t—塔顶平面到风轮扫掠中心高度。
6、叶片数 B=3现代风力发电机的实度比较小，一般需要1-3个叶片。
选择风轮叶片数时考虑风电机组性能和载荷、风轮和传动成本、风力机气动噪声及景观影响等因素。
|3叶片较1、2叶片风轮有如下优点：平衡简单、动态载荷小。
基本消除了系统的周期载荷，输出较稳定转矩；能提供较佳的效率；更加美观；噪声较小；轮毂较简单等。
综上所述，叶片数选择3。
7、功率曲线和C t曲线"(1)、功率曲线自然界风速的变化是随机的, 符合马尔可夫过程的特征, 下一时刻的风速和上一时刻的结果没什么可预测的规律。
由于风速的这种特性, 可以把风力发电机组的功率随风速的变化用如下的模型来表示：P(t)=P stat(t)+(t)式中P(t)--在真实湍流风作用下每一时刻产生的功率, 它由t时刻的V(t)决定;P stat(t)--在给定时间段内V(t)的平均值所对应的功率；(t) 表示t 时刻由于风湍流引起的功率波动。
对功率曲线的绘制, 主要在于对风速模型的处理。
若假定上式表示的风模型中P stat(t)的始终为零, 即视风速为不随时间变化的稳定值, 在切入风速到切出风速的范围内按照设定的风速步长, 得到对应风速下的最佳叶尖速比和功率系数,带入式：…式中：--传动系统效率，取；--发电机效率，取；--变流器效率，取；C p--额定功率下风能利用系数,取；--空气密度（一般取标准大气状态），取m3；D—风轮直径，取114m；V—风速，单位m/s。
#由以上公式，使用excel计算出不同风速对应的功率值, 将得到的数据对绘制成风速-功率曲线图, 该曲线图即是机组的静态功率曲线。
(2)、C t曲线计算并参考相关数据得到C t曲线如下：8、确定攻角，升力系数C l，叶尖速比，风能利用系数C p风力机翼型为63418,根据翼型的气动数据得到升阻比随攻角变化的曲线见下图：|从图中可以得出翼型取得最佳升阻比时攻角，此时升力系数C l=，C d=本设计取攻角为，此时升力系数和阻力系数分别为C l=， C d=。
三叶片风力发电机组的风轮叶尖速比一般在6至8之间，本设计取7。
不同攻角下的风能利用系数随叶尖速比的变化曲线即C P曲线如图，由C p曲线可得出C p=。
9、风轮额定转速风轮额定转速可由下式计算得到：n r ===15r/min10、功率控制方式：主动变桨距控制。
11、制动系统形式：第一制动采用气动刹车，第二制动采用高速轴机械刹车。
}12、风力机等级WTGS 等级I II III IV S？ v ref [m/s] 5030 由设计者规定各参数v ave [m/s] 10 ；AI 15 ￥a2 2 2 ：2 BI 15 a3333|阶段性总结总体参数 设计值 总体参数 设计值 叶片数B=3风轮直径】 D=114m额定输出功率 P=5MW 轮毂高度 Z hub =70m设计寿命 20年 风能利用系数 < C p =切入风速 V in=3m/s 叶尖速比切出风速 V out =25m/s 功率控制方式 、主动变桨距控制 额定风速 V r =13m/s 制动形式 气动刹车、机械刹车风轮额定转速 n r =15r/min 传动系统 ， 高传动比齿轮箱传动 风力机等级IECIIIA电气系统双馈发电机+变流器三、叶片气动优化设计1、计算各剖面的叶尖速比将叶片分为10个叶素，每个叶素间隔，其中5%半径处叶片是筒状，10%-60%半径处采用钝后缘叶片，65%-100%半径处 采用通用风电机组叶片翼型。
叶片内圈采用钝后缘翼型，外圈采用63418翼型。
根据下式求各叶素的叶尖速比λ。
<r Rλλ=叶素位置和叶尖速比数值见下表： 叶素位置/% 5 10 1520 25 (3035 40 45 50 叶尖速比！,叶素位置/% 55 60 65 70 7580 85 &90 95 100 叶尖速比》72、叶片攻角及弦长优化设计计算步骤 ；⑴求ψ利用公式3arctan 31πλ+=ψ⑵求轴向干扰因子k 利用公式21cos k λ+ψ⑶求切向干扰因子h 利用公式2211k h λ-=+⑷求入流角φ利用公式)11cot(kharc ++=λφ ?⑸求叶素桨距角βαφβ-=⑹计算叶片弦长C)1(cos )1(8+-=h BC h r C l φπ叶片气动特性通过excel 计算，得到：|叶片根部处理方式：距叶根0 ~ 5m 处制作成直径为2m 的圆柱结构处理；且根部采用钻孔组装式结构。
四、主要部件功率1、发电机发电机类型：双馈异步变速恒频发电机 额定功率：5MW额定转速：1500r/min …发电机极对数为2，发电机主轴转矩T 发电机主轴为：T 发电机主轴=9550=9550=·m选择刚轴推荐最大扭剪应力：MPa f s 55 则发电机的主轴直径D 发电机为：D 发电机==2=2、变流器变流器功率通常为风力发电机组的1/2~1/3，为保证机组可靠性，通常为额定功率的1/2,所以变流器功率为2500kW 。
3、齿轮箱 》方式：齿轮箱选用2级行星轮+1级平行轴齿轮； 低速轴转速：n l =15r/min ； 高速轴转速：n h =1500r/min 传动比：i=100 齿轮箱效率：=齿轮箱功率：P GB ===5694kW4、联轴器 、低速轴联轴器功率：P m ===5852kW高速轴联轴器功率：P r ===5540kW5、偏航系统 类型：主动偏航偏航轴承：4点接触球轴承 偏航驱动：6个3kW 偏航电机 ·偏航制动：液压控制摩擦制动五、主要部件的载荷计算1、叶片载荷计算(1)、作用在叶片上的离心力F cF c =其中旋转角速度由下式算得：r 0—叶片起始处旋转半径，约为R 的1/20,即为"y—叶片的密度，为m 3A r—叶素处的叶片截面积用matlab计算得：F c=66760N(2)、叶轮转动时的风压力：用matlab计算得：F v= 2842551N】F v作用点距叶轮轴的距离为r m，则有：用matlab计算得：r m=(3)、作用在叶片上的陀螺力矩M k整个叶片的转动惯量为：此处F即A r&用matlab计算得：I=26199kg·m当β时，科氏加速度最大，为由matlab计算得：由动量矩定理知，叶片受到惯性力矩M k的作用，这个力矩称为陀螺力矩，用matlab计算得：M k=I= 133551N·m2、风轮载荷计算#(1)、轴向诱导因子,周向诱导因子则作用在风轮上的轴向推力可表示为：T=4用matlab计算得：T= 935790N(2)作用在整个风轮上的转矩可表示为：用matlab计算得：】M= 4980888N·m3、主轴载荷计算低速轴角速度为：高速轴角速度为：低速轴功率为：&P m===5852kW高速轴功率为：P t===2216kW低速轴转矩为高速轴转矩为：低速轴直径：、高速轴直径：4、塔架载荷计算本机组的塔架采用等强度设计理论的锥形钢筒结构塔架。
