[发明专利]基于多参数影响下的叶片表面带微小圆柱的风力机叶片升力正交预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力机叶片的气动性能优化领域，尤其涉及一种基于多参数影响下的叶片表面带微小圆柱的风力机叶片升力正交预测方法，适用于暴露大气环境中工作的风力机叶片。

背景技术

随着世界范围内化石能源的紧缺，风能作为一种清洁的可再生能源在短短几十年内得到了大规模地利用，风能在能源结构中的比重越来越大。进入21世纪以来，在我国风电规模急速扩大的同时也面临着早期投入市场风力机的发电效率较低的问题。由于我国在风力机翼型族的研发设计方面较西方先进国家还存在着一定的差距，近年来我国的部分企业和科研人员逐渐走向一条通过改进叶片局部叶型来改善风力机气动性能的道路。为了能够更好地利用风能，人们已经对分离泡、开缝翼型、涡流发生器、合成射流、边界层吹吸气、增大翼型厚度等对风力机影响进行了实验研究和数值模拟。为了提高服役风力机的风能利用率，我国发电企业目前已经开始从加长片长度、加装叶尖小翼、采用锯齿尾缘等方面着手来提高叶片升力以及降低噪声的影响。但迄今为止尚未见有关基于多参数影响下的叶片表面带微小圆柱的风力机叶片升力正交预测方法的文献报道和实际应用。

发明内容

本发明的构思基础是，正交设计方法是处理多因素试验的一种科学的试验方法，它利用正交表安排试验，只做较少次数的试验便可判断出较优的条件，若再对结果进行简单的统计分析，还可以更全面、更系统地掌握试验结果，做出正确判断，采用正交方法进行预测可以明确以下三个问题：

1.对指标的影响，哪个因素重要，哪个因素不重要；

2.每个因素以哪个水平为好；

3.各因素以什么样的水平搭配起来，指标最好。

本发明的目的是提供一种科学合理，适用性强，简单可靠，预测准确率高，效果佳的基于多参数影响下的叶片表面带微小圆柱的风力机叶片升力正交预测方法。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种基于多参数影响下的叶片表面带微小圆柱的风力机叶片升力正交预测方法，其特征是，它包括以下步骤：

(1)风力机叶片升力受多参数共同作用，首先选定影响因素，恰当地给出各因素的水平变化范围，各因素的水平需要根据实际情况选择，风力机正常工作的来流风速一般为2-25m/s；

(2)根据正交表安排试验，安排试验时应遵循“均匀分散性，整齐可比”的原则，要求每一列中，不同的数字出现的次数相等，任意两列中数字的排列方式齐全而且均衡，制定试验计划后进行试验；

(3)进行试验结果直观分析，得出较优的生产条件

Step1:根据结果选则叶片升力最大的工况为最优工况；

Step2:计算每一因素在不同水平条件下的风力机叶片升力平均值；

Step3:计算各因素不同水平下的极差值，因素极差越大，对风力机叶片升力的影响越大，极差越小，对风力机叶片升力影响就越小，根据极差大小判断因素的重要程度；

Step4:综合分析；

(4)进行试验结果的方差分析，区分因素水平变化引起的试验结果间的差异与误差波动引起的试验结果间的差异

Step1:试验的误差分析

S_误＝各因素(数据-平均值)²的和 (1)

S_误称为误差的偏差平方和，为消除数据个数的影响，可采用误差的平均偏差平方和V_误表示：

f_误称为误差的自由度，f_误＝各条件下(数据个数-1)之和 (3)

Step2:试验的因素水平变化分析

S_因＝因素各水平[重复数×(平均值-总平均值)²]之和 (4)

S_因称为因素的变动平方和，为消除数据个数的影响，可采用平均变动平方和V_因表示：

f_因称为因素的自由度，f_因＝因素的水平数-1 (6)

Step3:总的偏差平方和及总自由度

S_总＝各(数据-总平均)²之和＝S_误+S_因 (7)

f_总＝f_误+S_因＝试验数据总个数-1 (8)

为了方便起见，也可(10)—(12)式进行计算：