[发明专利]一种叶片增功尾缘襟翼设计方法

说明书

本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种叶片增功尾缘襟翼设计方法，包括如下步骤：计算叶片各截面在低于额定风速的不同风速下，对应的平均运行攻角、最优桨距角以及受力分布；对所述叶片翼型添加襟翼参数，并基于包括平均运行攻角和最优桨距角的判别依据，判别出最优襟翼参数；对于具有最优襟翼参数的翼型，建模并添加凹槽参数，模拟计算得到最优凹槽参数；对于具备最优凹槽参数的翼型，基于所述受力分布，确定满足安全性要求的襟翼安装位置。针对叶片展向外侧靠近叶尖区域的16～25％相对厚度翼型主体，可以较好的提高翼型主体的升力系数和升阻比，具有较好的增功和降噪效果。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种叶片增功尾缘襟翼设计方法。

背景技术

风力机叶片作为风电机组捕获风能的主要部件，而决定叶片气动性能的因素有很多，如气动外形、翼型、结构等。叶片的设计以气动性能最优为主，而后通过迭代寻优，对叶片的结构外形进行优化设计，为满足机组运行时叶片的结构安全性、噪声控制、尾缘脱落涡控制等要求，势必使得叶片牺牲部分气动性能。

对叶片的增功方式有很多，常见的有延迟或抑制失速发生的涡流发生器、改善尾缘脱落涡并提高升阻比的格尼襟翼以及扰流板等，大都是通过在叶片表面粘贴或安装对应的增功附件来改善翼型和叶片的气动性能，提高叶片捕获风能的能力。因此对翼型和叶片的气动优化设计和增功装置一直都是风电机组空气动力学范畴的研究热点之一。

通过在翼型和叶片尾缘安装襟翼的形式，在航空业应用较为成熟广泛，特别是主动式襟翼或副翼。在风力机叶片中，常见的形式有尾缘带平板形式、燕尾翼、格尼襟翼等，但均未明确详细的设计思路、方法。

发明内容

针对现有技术中缺乏明确详细的襟翼设计方法的问题，本发明提出一种叶片增功尾缘襟翼设计方法。

为达成上述目的，本发明技术方案如下：

一种叶片增功尾缘襟翼设计方法，包括如下步骤：

S1：计算叶片各截面在低于额定风速的不同风速下，对应的平均运行攻角、最优桨距角以及受力分布；

S2：对所述叶片翼型添加襟翼参数，并基于包括平均运行攻角和最优桨距角的判别依据，判别出最优襟翼参数；

S3：对于具有最优襟翼参数的翼型，建模并添加凹槽参数，模拟计算得到最优凹槽参数；

S4：对于具备最优凹槽参数的翼型，基于所述受力分布，确定满足安全性要求的襟翼安装位置。

进一步的，所述步骤S1中：

平均运行攻角和最优桨距角：采用GH Bladed软件，在风速V_in～V_rate内的风速V_i下，计算叶片各截面的平均运行攻角和最优桨距角，所述风速取值间隔为1～2m/s，V_in表示切入风速，V_rate表示风电机组额定功率对应的风速；

受力分布包括挥舞方向力、摆振方向力以及升力系数。

进一步的，所述步骤S2中包括：

对于所述叶片的翼型，通过Rfoil软件进行2D计算，得出翼型的雷诺数Re和马赫数Ma；

基于所述雷诺数Re和马赫数Ma，计算翼型在不同攻角α下的升力系数Cl和阻力系数Cd；

根据所述升力系数Cl和阻力系数Cd，计算最佳升阻比C_best，得到对应的最优攻角α_best

进一步的，所述最优襟翼参数的判别依据包括：

安装襟翼前后，翼型最佳升阻比对应最优攻角的变化小于2°；