[发明专利]一种风机翼型优化设计方法

说明书

本发明提供了一种风机翼型优化设计方法，属于风机领域。本发明通过灰色关联分析得到翼型的几何参数与翼型的气动性能评价指标(升力系数和阻力系数)的灰色关联度，当灰色关联度满足条件时，确定d个影响显著几何参数；建立影响显著的几何参数与升力系数、阻力系数的关系模型，再根据关系模型，以升力系数最大、阻力系数最小为目标，得到d个几何参数的最优数值，利用最优数值设计风机翼型。本发明优化设计方法简单有效。

技术领域

本发明属于风机领域，具体涉及一种风机翼型优化设计方法。

背景技术

翼型设计则是风机设计研究中的关键一步，翼型的几何参数对其气动性能特性具有很大影响，很多学者展开过相关研究。中国专利(CN107644136A)公开了一种风力机叶片表面粗糙条件下钝尾缘翼型优化设计方法，优化尾缘厚度为2.13％弦长，提升了升力系数和升阻比；中国专利(CN107145677A)公开了一种改进的几何参数翼型设计方法，将表征翼型轮廓的弯度、厚度分开表达，并最终由厚度表达式和弯度表达式叠加而构建翼型函数；查阅资料可知，现有技术通过翼型设计软件对NACA5412翼型进行优化设计，发现在保持其他参数不变的情况下，翼型最大厚度位置的前移可以提高升力系数、增大升阻比，改善翼型的气动性能。不管哪种翼型设计方法在对翼型几何参数与翼型气动特性的紧密关联程度方面，尚缺乏深入的研究。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种风机翼型优化设计方法，为翼型优化提供一种简单有效的设计方法。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种风机翼型优化设计方法，包括如下步骤：

步骤(1)，选择基础风机翼型，确定对翼型气动性能影响显著的几何参数；

步骤(2)，求出对翼型气动性能影响显著的几何参数与翼型的气动性能评价指标的灰色关联度；

步骤(3)，当灰色关联度γ＞0.75，确定d个影响翼型气动性能显著的几何参数x₁、x₂…x_d；

步骤(4)，建立所述d个几何参数与升力系数、阻力系数的关系模型，以升力系数最大、阻力系数最小为目标，得到几何参数x₁、x₂…x_d的最优数值，利用所述几何参数的最优数值设计风机翼型。

进一步的技术方案，所述对翼型气动性能影响显著的几何参数包括最大厚度及其位置、最大曲面及其位置、前缘半径、前缘半径混合弦长、后缘厚度和后缘厚度混合弦长。

进一步的技术方案，所述翼型的气动性能评价指标为升力系数、阻力系数。

进一步的技术方案，所述翼型气动性能影响显著的几何参数与翼型的气动性能评价指标的灰色关联度，采用的公式为：

其中，γ_i为灰色关联度，ξ_i(k)为几何参数数列与气动性能评价指标数列的灰色关联系数。

更进一步的技术方案，所述灰色关联系数式中，Δ(min)为几何参数数列无量纲化后与气动性能评价指标数列的绝对差值的最小值，Δ(max)为几何参数数列无量纲化后与气动性能评价指标数列的绝对差值的最大值，Δ_i(k)为几何参数数列无量纲化后与气动性能评价指标数列的绝对差值，ρ为分辨系数。

进一步的技术方案，所述d个几何参数与升力系数、阻力系数的关系模型为：