[发明专利]一种不同湍流度下风力机翼型气动力方法及系统

说明书

本发明公开了一种不同湍流度下风力机翼型气动力计算方法及系统，本发明的方法，首先根据测量的风压计算升力系数和阻力系数，然后进行函数拟合，获得不同湍流度下的升力系数拟合模型和阻力系数拟合模型，根据待测量的风力机的湍流度选择对应的升力系数拟合模型和阻力系数拟合模块，即可直接计算出翼型的气动力的升力系数和阻力系数。

技术领域

本发明涉及风力机设计技术领域，特别涉及一种不同湍流度下风力机翼型气动力方法及系统。

背景技术

风力机叶片是由翼型构成的，翼型气动性能将直接影响着风力机叶片吸收风能的能力，进而影响发电效率。来流湍流度是影响风力机结构稳定和发电效率的重要影响因素，因此开展湍流度对风力机翼型气动性能影响的研究具有十分重要的工程意义。

在实际运行中，风力机处于自然风湍流和风电场中其它风力发电机组尾流干扰之中，沿海风电场及山区风电场中的风力机实际运行时的湍流强度多处于10％以上，这不仅会影响风力机结构的稳定性，还将会导致风力机输出功率的降低，因此在风力机叶片设计时需要充分考虑来流湍流度对风力机专用翼型气动特性的影响，因此如何计算不同湍流度下风力机翼型的气动力，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种不同湍流度下风力机翼型气动力计算方法及系统，以实现不同湍流度下风力机翼型的气动力的计算。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种不同湍流度下风力机翼型气动力计算方法，所述计算方法包括如下步骤：

分别在不同的湍流度下测量风力机的翼型表面每个测压点的风压；

根据翼型表面每个测压点的风压计算翼型的升力系数和阻力系数，获得不同湍流度下的升力系数和阻力系数；

分别对每个湍流度下的升力系数和阻力系数进行函数拟合，获得不同湍流度下的以攻角为变量的升力系数拟合模型和以攻角为变量的阻力系数拟合模型；

根据待测量的风力机所处的高度，计算待测量的风力机受到的湍流度；

根据待测量的风力机受到的湍流度，利用不同湍流度下的以攻角为变量的升力系数拟合模型和以攻角为变量的阻力系数拟合模型，获取待测量的风力机的翼型的升力系数和阻力系数。

可选的，所述根据翼型表面每个测压点的风压计算翼型的升力系数和阻力系数，获得不同湍流度下的升力系数和阻力系数，具体包括：

根据翼型表面每个测压点的风压，利用公式计算翼型表面每个测压点的风压系数；其中，C_pi为翼型表面第i个测压点的风压系数，p_i为翼型表面第i个测压点的风压；p_s为静压值，p_t为翼型表面所有测压点的总风压；

根据翼型表面每个测压点的风压系数，利用公式计算翼型的升力系数C_L；其中，L_i为第i个测压点所代表的弧长；θ_i为第i个测压点法线方向与来流方向的夹角；C_pi为第i个测压点的风压系数；c为翼型的弦长，ρ为空气密度为速度的平方；80为测压点的总数；

根据翼型表面每个测压点的风压系数，利用公式计算翼型的阻力系数C_D。

可选的，所述分别对每个湍流度下的升力系数和阻力系数进行函数拟合，获得不同湍流度下的以攻角为变量的升力系数拟合模型和以攻角为变量的阻力系数拟合模型，具体包括：