4 叶片三维造型

4.1 曲线的生成

要绘制叶片三维模型，我们先要求解每个截面翼型的空间坐标值，由于翼型坐标点非常多，计算量很大。我们用MATLAB按上节的求解方法编程求解。大量的点用手工描点是根本不可能完成的事，所以将求解的坐标点保存成.txt文件格式，然后利用solidworks将点拟合成曲线。具体步骤为：插入——>曲线——>通过XYZ的曲线——>浏览(将保存的.txt文件导进来)——>确定。即可得到下图5所示的曲线图。

图5 翼型截面曲线图

4.2 曲面的生成

由于solidworks的曲面造型功能有限，它所做出的曲面质量可能不高。这里我们用曲面功能强大的Pro/E来构建曲面。将solidworks中的线架图另存为.igs格式的文件，然导入到Pro/E中。先在“造型”工具里给线架图多添几条辅助曲线以便控制叶片的形状，使形状更加美观、表面更加光滑。然后利用“边界混合”将线架构成曲面。得到的图如下图6

图6 曲面图

5 结论

本文以25KW小型风力机叶片为研究对象，对叶片进行变翼型设计，用MATLAB对翼型气动参数进行大量的理论计算。我们得到变截面翼型风力机比单一翼型风力机的功率提高了大约36%。为了观看叶片的形状，便于分析了解叶片的制造和加工难度，我们进行了叶片的三维建模。本文从叶片原始的二维坐标数据出发，借助EXCEL、MATLAB工具编程计算实现了二维坐标向三维坐标的转换。利用solidworks和Pro/E建模软件完成了由点到线，由线构面，由面变体的工作。做出的叶片形状美观、曲面光滑。本文对小型风力机的变截面设计做了一次尝试，得到了非常理想的结果，然而理论的研究和实际还是有很大的差距的。在实际风力机运行中，影响风力机功率的因数非常多，要考虑的问题也非常多。翼型对风力机整机而言只是影响功率的一个因数，理论研究得出了功率提高了36%，然而在实际中功率的提高肯定是没有这么高的。