一种运行工况下H型垂直轴风力机的钝尾缘风轮防冰优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种运行工况下H型垂直轴风力机的钝尾缘风轮防冰优化设计方法，包括以下步骤：采用中弧线

【技术实现步骤摘要】
一种运行工况下H型垂直轴风力机的钝尾缘风轮防冰优化设计方法


[0001]本专利技术属于风力机叶片的优化设计及改型
，尤其是涉及一种利用粒子群(PSO)算法耦合计算流体力学(CFD)方法进行垂直轴风力机的钝尾缘风轮防冰优化的方法。

技术介绍

[0002]随着离网式风力发电的迅速发展，垂直轴风力机的应用越来越广泛。然而，冻雨、雪等天气条件不可避免地令叶片表面出现结冰现象。由于垂直轴风力机通常在低叶尖速比下运行，较慢的旋转速度使液滴容易进入风轮内部并与叶片内侧充分接触，从而叶片的内、外两侧均会覆盖上冰。而且，当叶片位于上风区或即使位于下风区但其线速度高于来流风速时，前缘相较于尾缘更容易结冰。结冰会增加叶片表面的粗糙度，降低风力机的风能利用率；同时，也会引起叶片静动态负载增大和风轮不平衡性增加，加速叶片的疲劳破坏。然而，叶片受到长期的交变载荷和压力负载才能产生显著的结构危害，但结冰短期内会使叶片的气动性能明显下降。因此，研究合理、有效的防冰方法，改善运行工况下垂直轴风力机叶片结冰后的气动性能，具有重要的理论意义和工程应用价值。
[0003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运行工况下H型垂直轴风力机的钝尾缘风轮防冰优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)，钝尾缘风轮防冰优化模型构建：采用中弧线
‑
厚度函数、坐标的旋转
‑
缩放和气动设计理论，构建H型垂直轴风力机钝尾缘风轮的几何外形控制方程组：式中：α＝arcsin(il/c)，β＝
‑
arcsin((1
‑
i)l/c)；l为钝尾缘厚度；i为钝尾缘厚度分配比；p1，a1，b1，q1，g1，h1，p2，a2，b2，q2，g2，h2为翼型的形状控制因子；c为翼型弦长；x
k
为尖尾缘翼型某控制点的横坐标；(x
″
k
，y
″
k
)为钝尾缘翼型某控制点的坐标；k＝1、2分别代表翼型的上、下面；(x
kt
、y
kt
)为原翼型最大相对厚度处的坐标，(x
′
kt
、y
′
kt
)为坐标旋转
‑
缩放后翼型最大相对厚度处的坐标；(X
k
，Y
k
，Z
k
)为控制点的全局坐标，全局坐标系XYZ的原点选择在风轮的几何中心；R为风轮半径；H为叶片长度且P为额定功率，ρ为空气密度，U0为额定风速，C
P
为风能利用率；i
H
为高径...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，崔冷双，李伟，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：