【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风力机设计，尤其涉及一种基于改进nurbs的风力机翼型参数化方法。
技术介绍
1、翼型参数化是数值计算的基础，也是目前翼型优化设计研究的重要内容之一。目前翼型的参数化方法，主要有以下几种参数化方法：hicks-henne形函数法、parsec特征参数法、cst参数化方法、b样条的参数化，以及样条参数化方法。hicks-henne外形函数法的参数化的方法，对于翼型来说，将它的弯度和厚度的改变了作为参数，然后和原有的翼型进行叠加，使用这种方式控制翼型的外形。该方法对外形的控制是十分强大的，但其对尾缘的表示不够光滑，当描述参数差别比较大时表征的翼型不光顺，所以这个方法适用于在基准翼型上对外形进行优化，不适用于描述较大的设计空间。parsec(parametric section)的翼型参数化方法，在该方法中翼型的描述参数都有很明确的意义，生成的翼型外形较为光顺，一般不会出现波浪的情况，鲁棒性较好，但是对翼型外形的控制能力比较差，所以不适用于精细化设计。cst的参数化方法，由美国波音公司提出的一种翼型参数化方法通过类别函数与形状函数对翼型的外形进行描述，形状函数的基函数为bernstein多项式，基函数的系数为cst翼型参数化优化方法的设计变量。通过增加bernstein多项式的次数来提高cst方法对外形的控制，lane等提出通过选择合适的类别函数cst参数化方法较bézier曲线相比设计参数较少，对外形的形状控制非常强，有能力描述较大的设计空间，cst方法所用到的参数少并且精度较高，一般不会出现波浪和凸点，对不同翼型的表
2、综上所述，亟需提出一种基于改进nurbs的风力机翼型参数化方法。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于改进nurbs的风力机翼型参数化方法，提高翼型拟合精度，同时保持良好的光滑性，增加求解的速度与解的质量，降低误差。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于改进nurbs的风力机翼型参数化方法，包括：
3、对原始翼型的坐标点进行预处理，获取上表面拟合曲线和下表面拟合曲线；
4、分离翼型上表面和下表面采用nurbs曲线表示对所述上表面拟合曲线和所述下表面拟合曲线进行优化，获得控制点与权重值，进行翼型参数化。
5、基于梯度的序列二次规划算法以最小化均值误差与最小化最大误差为目标函数，以控制点与权重值为设计变量，对控制点与权重值进行优化，获取参数化最优结果。
6、可选的，分离翼型上表面和下表面采用nurbs曲线表示的方法为：
7、
8、
9、其中，pi为控制点坐标，ωi为各自的权重值，ni,p为p次b样条基函数，a(u)为曲线上某点的位置，ri，p(μ)为移动基连接μ∈[0,1]的分段有理函数。
10、可选的，对所述翼型的坐标点进行预处理，获取上表面拟合曲线和下表面拟合曲线的过程包括：对所述翼型的坐标点进行预处理，将第一个坐标点和最后一个的坐标点分别作为第一个控制点和最后一个控制点固定在翼型的前缘和尾缘，采用均匀参数法沿每条曲线分别设置若干控制点，对所述若干控制点进行优化，获取所述上表面拟合曲线和所述下表面拟合曲线。
11、可选的，对所述上表面拟合曲线和所述下表面拟合曲线，获得控制点与权重值的方法包括：
12、计算节点矢量计算如下，
13、
14、其中，u为节点矢量值，pi为控制点坐标；
15、反算控制顶点计算如下，
16、通过构建一个线性方程组，将问题转化为一个最小二乘问题，所述线性方程组的形式如下：
17、(nt·n)·crtp＝nt·r
18、其中，nt表示n的转置，n表示节点矢量系数矩阵，r表示数据点与首尾控制点之间的差异，crtp为控制点矩阵；
19、通过遍历数据点计算r矩阵，公式如下：
20、ri＝di-d1·n(ui)-dm·n(ui)
21、其中，di表示第i个数据点的坐标，ui表示第i个数据点的参数值，n(ui)表示在参数值ui处的样条基函数的值，dm表示第m个数据点的坐标；
22、通过遍历数据点计算n矩阵，公式如下：
23、nij＝n(uj,i)
24、其中，nij表示在参数值uj处的样条基函数的第i个分量的值，uj,i表示第i行第j列节点矢量；
25、通过解线性方程组得到控制点矩阵ctrp，公式如下：
26、crtp＝(nt·n)-1·nt·r。
27、可选的，基于梯度的序列二次规划算法以最小化均值误差与最小化最大误差为目标函数中，获取所述最小化均值误差和所述最小化最大误差的方法为：
28、
29、
30、其中，εmea为均值误差，di为原始翼型与目标曲线投影上两者之间的距离，c为翼型弦长，n为各个翼型点的数量，εmax为最大误差。
31、可选的，所述目标函数表示为：f(x)＝2εmea+εmax
32、其中，εmea为均值误差，εmax为最大误差，x为设计变量。
33、可选的，所述设计变量表示为：x＝{x1,y1,ω1,...,xn,yn,ωn}
34、其中，xn为翼型控制点的x坐标值，yn为翼型控制点的y坐标值，ωn为对应的权重向量。
35、本专利技术技术效果：本专利技术公开了一种基于改进nurbs的风力机翼型参数化方法，nurbs是一种新的自由变形参数化的方法，使用该方法进行翼型参数化不限制设计变量个数，而且不需要拟合初始外形，易于操作，本专利技术以误差最小为目标函数，对控制点与权重向量进行优化，大大降低了拟合的误差；改进nurbs翼型参数化方法，生成的翼型外形光滑，不会出现局部凹凸现象。
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1.一种基于改进NURBS的风力机翼型参数化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于改进NURBS的风力机翼型参数化方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的基于改进NURBS的风力机翼型参数化方法，其特征在于，
4.如权利要求1所述的基于改进NURBS的风力机翼型参数化方法，其特征在于，
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7.如权利要求1所述的基于改进NURBS的风力机翼型参数化方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种基于改进nurbs的风力机翼型参数化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于改进nurbs的风力机翼型参数化方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的基于改进nurbs的风力机翼型参数化方法，其特征在于，
4.如权利要求1所述的基于改进nurbs的...
【专利技术属性】
技术研发人员：马剑龙，苏宏杰，张晓涛，王琰锴，赵明博，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：
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