[发明专利]一种含叶尖小翼叶片的潮流能水轮机分析方法

权利要求书

1.一种含叶尖小翼叶片的潮流能水轮机分析方法，所述潮汐能水轮机包括主轴及安装于所述主轴的多个叶片，所述叶片包括弧形叶片本体及设置于所述弧形叶片本体叶尖位置的的小翼，其特征在于，所述分析方法包括如下步骤：

S1：根据所述叶片的几何数据，建立单个所述叶片的结构模型；

S2：根据所述叶片的结构模型，建立流场CFD计算模型；

S3：进行不确定性分析验证，采用稀疏网格、中等网格和精细网格三种不同密度的网格进行网格收敛指数分析，并通过计算上述三种网格的功率因数，实现离散误差分析；

S4：进行水动力特性分析，比较所述含叶尖小翼叶片潮流能水轮机与传统水轮机的功率系数、推力系数，分析所述小翼对潮流能水轮机性能的影响；

S5：选定设计变量，建立所述设计变量与水动力特性数据库，其中，所述设计变量包括所述小翼的弯曲方向、小翼长度、上弦杆长度和倾斜角。

2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述弧形叶片本体与所述主轴固定连接，所述小翼包括吸力面小翼，所述吸力面小翼设置于所述弧形叶片本体的叶尖位置，所述吸力面小翼与所述弧形叶片本体一体成型并光滑过渡，所述吸力面小翼朝向所述弧形叶片本体的吸力面弯曲，并与所述弧形叶片本体的后缘相切，且所述吸力面小翼的中心线与所述弧形叶片本体叶尖的中心相切。

3.根据权利要求2所述的分析方法，其特征在于，所述吸力面小翼的横截面积从根部开始沿延展长方向由大变小，所述吸力面小翼的厚度从根部开始沿展长方向由大变小，所述吸力面小翼的长度为所述弧形叶片本体的直径的1/30-1/15，所述吸力面小翼顶端截面弦长为吸力面小翼长度的1/5-1/10，所述吸力面小翼的倾斜角为50°-90°。

4.根据权利要求2所述的分析方法，其特征在于，所述小翼还包括压力面小翼，所述压力面小翼设置于所述弧形叶片本体的叶尖位置，所述压力面小翼与所述弧形叶片本体一体成型并光滑过渡，所述压力面小翼朝向所述弧形叶片本体的压力面弯曲，并与所述弧形叶片本体的后缘相切，且所述压力面小翼的中心线与所述弧形叶片本体叶尖的中心相切。

5.根据权利要求4所述的分析方法，其特征在于，所述压力面小翼的横截面积从根部开始沿延展长方向由大变小，所述压力面小翼的厚度从根部开始沿展长方向由大变小，所述压力面小翼的长度为所述弧形叶片本体的直径的1/30-1/15，所述压力面小翼顶端截面弦长为压力面小翼长度的1/5-1/10，所述压力面小翼的倾斜角为50°-90°。

6.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：

S11：通过翼型数据库获得所述叶片任意截面处翼型的二维坐标；

S12：以翼型气动中心(x_p,y_p)为原点、翼型前后缘连线为x轴求解在新坐标系下的翼型二维坐标(x₁,y₁)，通过平移变换可得到(x₁,y₁)＝(x₀,y₀)-(x_p,y_p)；

S13：根据所述叶片各截面的弦长及扭角数据，分别通过缩放变换及旋转变换得到所述叶片各叶素离散点的三维空间坐标(x,y,z)，其中缩放变换的过程为：(x₂,y₂)＝c(x₁,y₁)；旋转变换的过程为：c为所述叶片截面的弦长，α为所述叶片截面的扭角，r为截面的位置；

S14：将得到的叶素离散点的三维空间坐标(x,y,z)导入到建模中建立叶片的各个截面，通过扫掠功能得到所述叶片的三维模型。