失速型风力机翼型的设计方法技术

本发明专利技术涉及一种失速型风力机翼型的设计方法，该方法针对水平轴风力发电机叶片翼型，提出在翼型吸力面局部采用椭圆内凹廓线的翼型设计方法，以失速之前最大升阻比及失速之后最大升阻比为多目标函数，在DU97‑W‑300翼型基础上，翼型吸力面局部采用椭圆函数表达，并利用多目标模拟退火算法进行翼型局部廓线优化设计得到目标翼型。本发明专利技术设计出来的新翼型具有明显的延迟失速特性，其后失速气动性能明显提高，相比传统的水平轴风力发电机叶片翼型而言，该新翼型具有更优越的后失速气动性能，使得叶片能够在失速状态下也能产生较多的风能。

【技术实现步骤摘要】
失速型风力机翼型的设计方法
本专利技术涉及水平轴风力机叶片大厚度翼型的设计领域，具体涉及一种失速型风力机翼型的设计方法。
技术介绍
目前针对风力机叶片较大厚度翼型的研究，重点都是研究失速之前的气动性能，很少有学者研究失速之后翼型气动性能的提高。然而，由于水平轴风力机叶片大厚度翼型(例如最大相对厚度30％、40％等)通常运行在失速工况下。因此，提高失速工况下风力机叶片气动性能显得尤为重要。一般风力机翼型都是在一定设计攻角情况下设计出来的，失速之前翼型气动性能较好，但是失速之后翼型气动性能下降得较为厉害。现有技术中并没有采用一种独特的翼型吸力面廓线局部表达方法，进而改变翼型失速之后的流场分布。因此，需要改进现有技术中的翼型吸力面廓线，从而提高风力机叶片大厚度翼型失速之后的气动性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种失速型风力机翼型的设计方法，通过本方法设计出来的翼型能够显著提高风力机叶片大厚度翼型失速之后的气动性能。本专利技术解决上述技术问题所采用的方案是：一种失速型风力机翼型的设计方法，其特征在于，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种失速型风力机翼型的设计方法，其特征在于，包括：/nS1：在原始翼型廓线的基础上，采用在吸力面局部使用椭圆函数生成内凹形状的廓线进行表征，并确定设计变量以及约束条件；/nS2：综合考虑失速之前及失速之后翼型的气动性能，给定失速之前和失速之后的设计功角以及设计雷诺数，建立在光滑条件下翼型升阻比最大作为目标函数；/nS3：以步骤S2中的目标函数为优化目标，并通过约束条件过滤不符合要求的廓线，给定优化算法对符合要求的延迟失速翼型廓线进行优化计算得到目标翼型廓线。/n

【技术特征摘要】
1.一种失速型风力机翼型的设计方法，其特征在于，包括：
S1：在原始翼型廓线的基础上，采用在吸力面局部使用椭圆函数生成内凹形状的廓线进行表征，并确定设计变量以及约束条件；
S2：综合考虑失速之前及失速之后翼型的气动性能，给定失速之前和失速之后的设计功角以及设计雷诺数，建立在光滑条件下翼型升阻比最大作为目标函数；
S3：以步骤S2中的目标函数为优化目标，并通过约束条件过滤不符合要求的廓线，给定优化算法对符合要求的延迟失速翼型廓线进行优化计算得到目标翼型廓线。


2.如权利要求1所述的失速型风力机翼型的设计方法，其特征在于，步骤S1中的椭圆形函数的表达式为：



上式中，系数a>b>0，x为翼型在xoy平面横坐标，y为翼型xoy平面纵坐标，c,d为平面坐标偏移参数，θ为变换角度。


3.如权利要求1所述的失速型风力机翼型的设计方法，其特征在于，步骤S1中以a、b、c、d及θ五个参数作为设计变量：X＝(a,b,c,d,θ)；
约束条件为：
将翼型局部椭圆控制函数两个系数进行如下约束：
Xmin≤X≤Xmax
设计变量约束范围为：













a
b
c
d
θ/°


最大值
0.0
0.0
0.0
0.0
-30.0


最小值
1.0
1.0
1.0
1.0
0.0






。


4.如权利要求1所述的失速型风力机翼型的设计方法，其特征在于，步骤S2中的目标函数的表达式为：
f(x)＝max(f1(x),f2(x))
其中，f1(x)＝CL/CD，f2(x)＝CL/C’D
式中，CL为失速...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪泉，杨书益，甘笛，黄攀，王环均，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42