[发明专利]基于运行攻角偏差修正的低风速风力机叶片气动设计方法

权利要求书

1.一种基于运行攻角偏差修正的低风速风力机叶片气动设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、设置叶片气动外形的初始参数，具体为：

步骤1-1、根据基准风力机确定叶片的初始设计参数，包括叶片数目B、叶片半径R、轮毂半径R_hub、各叶素的翼型、弦长、扭角；根据弦长、扭角计算叶片的设计叶尖速比λ_opt、各叶素的轴向诱导因子a(μ)和设计攻角α_deg(μ)，其中μ为叶素的径向位置；

步骤1-2、初始化PROPID程序，需要指定的设计参数包括叶片数目B、叶片半径R、轮毂半径R_hub、设计叶尖速比λ_opt、各叶素的翼型、轴向诱导因子a(μ)、设计攻角α_deg(μ)；并在设计过程中保持B、R、R_hub、各叶素的翼型、a(μ)不变，仅改变λ_opt、α_deg(μ)；

步骤1-3、设定设计叶尖速比λ_opt的搜索区间；

步骤2、利用四分法搜索最优的λ_opt、α_deg(μ)，利用PROPID程序完成指定λ_opt、α_deg(μ)的气动逆设计，获得叶片气动外形参数，具体为：

步骤2-1、将当前的λ_opt区间等分为4连续的个子区间，生成3个新的区间边界值；

步骤2-2、从步骤2-1生成的区间边界值中任取1个作为当前叶片的λ_opt，依据叶素-动量理论计算对应当前λ_opt的各叶素最佳攻角α_opt(μ)，将α_opt(μ)指定为α_deg(μ)；利用PROPID程序进行气动逆设计，获得叶片的弦长、扭角；

步骤2-3、将当前叶片的气动外形参数输入Bladed软件，通过湍流风速下的动态仿真，统计各运行叶尖速比λ下的来流风能分布比率P(λ)；

步骤2-4、找到对应最大P(λ)运行叶尖速比λ_crt，计算各叶素的设计攻角修正量Δα(μ)，指定α_opt(μ)-Δα(μ)为α_deg(μ)，保持λ_opt不变，利用PROPID程序重新进行气动逆设计，获得叶片的弦长、扭角；

步骤2-5、将当前叶片的气动外形参数输入Bladed软件，通过湍流风速下的动态仿真，计算目标函数，即平均风能捕获效率P_favg；

步骤3、判断步骤2-1中的所有区间边界值是否已经取完，若是，执行步骤4，若否，返回步骤2-2；

步骤4、判断终止条件是否满足，若满足，则执行步骤5，若不满足，则以当前最大P_favg对应叶片的λ_opt值所在的子区间作为新的λ_opt搜索区间，返回步骤2；

步骤5、将对应P_favg最大值的优化叶片的弦长、扭角进行平滑处理，输出气动外形参数。

2.根据权利要求1所述的基于运行攻角偏差修正的低风速风力机叶片气动设计方法，其特征在于，步骤1中，设定λ_opt的搜索区间为[5.0,9.0]。

3.根据权利要求1所述的基于运行攻角偏差修正的低风速风力机叶片气动设计方法，其特征在于，步骤2中的优化变量包括设计叶尖速比λ_opt和沿叶片径向位置35％，45％...95％处叶素的设计攻角α_deg(μ)。