[发明专利]一种仿生新翼型的设计方法

说明书

本发明提供了一种仿生新翼型的设计方法，用于对现有翼型进行仿生改造，包括以下步骤：步骤1，获取白腰鼠海豚的轮廓，保持现有翼型与白腰鼠海豚的轮廓的长宽比不变，将现有翼型置于白腰鼠海豚的轮廓中进行平移，直到现有翼型的前缘上下表面与白腰鼠海豚头部的上下表面均相切，再通过图像处理工具得到白腰鼠海豚头部仿生模型，将白腰鼠海豚头部仿生模型连接至现有翼型的前缘，合并后得到原始海豚翼型；步骤2，保持原始海豚翼型的前缘半径不变，对原始海豚翼型的前缘表面凹凸处进行顺滑过渡处理，得到顺滑过渡海豚翼型；步骤3，将顺滑过渡海豚翼型的前缘偏转一定角度，得到偏转海豚翼型，即得到仿生新翼型。

技术领域

本发明属于仿生翼型领域，具体涉及一种仿生新翼型的设计方法。

背景技术

风力机依风轮的结构及其在气流中的位置通常分为水平轴风力机和垂直轴风力机，垂直轴风力机又分为Darrieus型(升力型)风力机和Savonius型(阻力型)风力机。水平轴风力机的风能利用率最高，接近百分之五十，是目前应用最广也是技术最纯熟的主流机型，也是目前风能发电的主要装备。与水平轴风力机相比，垂直轴风力机具有无需对风、噪音小、灵活方便、安全可靠、外形美观和维护简单等优点，广泛应用于城市中心区域的公共照明、居民家庭、大型户外广告、电信基站、油田、高速公路全程监控系统、游船及乡村等分布式供电领域。

为了提高风力机的气动性能，目前出现了很多控制方法，比如在原来的翼型或者风力机上增加一些辅助设备，控制流体的流动，根据有无额外功的消耗分为主动控制和被动控制。被动控制就是在翼型周围加一些平板、小翼型、小圆柱等，能控制翼型在大攻角下的流动分离；或者是在垂直轴轴风机转子周围增加一些折流板或者导流叶片，改变气体的流动方向，增加气体流动速度，使风能得到更好的利用。

从20世纪50年代以来，人们已经认识到仿生是开辟新技术的主要途径之一，自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉。通过观察海豚科动物中前进速度最大的白腰鼠海豚，并与相对游速较慢的宽吻海豚相比，发现其嘴喙不明显，头部与身体相比显得非常小，如图1所示。可以推测，在不考虑海豚头部柔性部位的前提下，白腰鼠海豚特殊的头部外形轮廓具有高效的减阻作用，但目前并没有基于白腰鼠海豚的仿生翼型。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种仿生新翼型的设计方法。

本发明提供了一种仿生新翼型的设计方法，用于对现有翼型进行仿生改造，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，获取白腰鼠海豚的轮廓，保持现有翼型与白腰鼠海豚的轮廓的长宽比不变，将现有翼型置于白腰鼠海豚的轮廓中进行平移，直到现有翼型的前缘上下表面与白腰鼠海豚头部的上下表面均相切，再通过图像处理工具得到白腰鼠海豚头部仿生模型，将白腰鼠海豚头部仿生模型连接至现有翼型的前缘，合并后得到原始海豚翼型；

步骤2，保持原始海豚翼型的前缘半径不变，对原始海豚翼型的前缘表面凹凸处进行顺滑过渡处理，得到顺滑过渡海豚翼型；

步骤3，将顺滑过渡海豚翼型的前缘偏转一定角度，得到偏转海豚翼型，即得到仿生新翼型。

在本发明提供的仿生新翼型的设计方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，前缘偏转过程还包括以下子步骤：

步骤3-1，将顺滑过渡海豚翼型的前缘点作为A点，取现有翼型上Y坐标值与A点的Y坐标值相等的点为B点，以B点为旋转中心，逆时针方向为正值，将A点偏转一定角度至A’点，记偏转角度为β；

步骤3-2，随后使用workbench软件中的Static Structural模块，根据偏转角度β，将A点的位移作为已知量，经过静力分析后得到偏转海豚翼型。

发明的作用与效果