[发明专利]风力机翼型正设计方法及风力机翼型族

摘要

本发明公开了一种风力机翼型正设计方法，即先建立翼型型线的泛函集成表征式，再根据该表征式建立优化设计模型，最后根据目标函数选择表征式的不同项数和系数来完成目标翼型的设计；与传统的反设计方法相比，本发明提出的方法更为直接，翼型优化设计过程更为高效、精准；本发明还公开了一种风力机翼型族，其升力系数高，具有较高的升阻比，失速较晚，能提高风力机的输出功率，降低风力发电成本，从而促进风电产业的大力发展，为风力机新型翼型的开发提供了新的思路。

主权项

一种风力机翼型正设计方法，其特征在于主要包括以下步骤：1)对z平面上的任意一个偏心圆进行儒科夫斯基变换，得到ζ平面上的一个翼型：ζ＝f(z)＝z+a²/z；其中a为1/4翼型弦长；2)将步骤1)式的翼型用笛卡儿坐标表示为：$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\ξ}=(r+a^2/r)\cos \mathrm{\θ}\\ \mathrm{\η}=(r-a^2/r)\sin \mathrm{\θ}\end{array}\right.;$其中ζ为翼型横坐标，η为翼型纵坐标，r为翼型的矢径长度，θ为幅角；3)r是一个关于θ的函数，表示为：其中为可取函数；4)基于Taylor级数思想，将可取函数表示为：5)将步骤4)逐步代入到步骤3)与步骤2)中，通过选取不同的即可得到各种不同性能的翼型；6)将翼型的升阻比作为目标函数，建立翼型型线的极值优化模型：f(x)＝max(Cl/Cd)；其中Cl为翼型升力系数，Cd为翼型阻力系数；7)选择步骤4)中可取函数的前n项系数为优化设计变量，记作：X＝(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,...x_n)；8)对步骤7)中的设计变量进行赋值，逐步代入到步骤4)、3)和2)中，对得到的翼型进行升阻比计算，然后再根据步骤6)即可得到升阻比最大的翼型。