[发明专利]考虑设计叶尖速比风轮静、动态影响的风力机气动设计方法

摘要

本发明公开了一种考虑设计叶尖速比对风力机静、动态性能影响的风力机气动设计方法。该方法以风力机闭环性能指标——平均风能捕获效率作为目标函数，并将原先设计叶尖速比与弦长、扭角分离优化的流程改进为联合优化，使得原本忽略最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）控制动态的风力机气动设计能够考虑到跟踪性能的不足，从而协调风力机的静态气动性能与跟踪动态过程。本发明所提方法能够有效提高变速风机在湍流风速下的风能捕获效率。

主权项

一种考虑设计叶尖速比风轮静、动态影响的风力机气动设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、进行初始化操作，具体为：步骤1‑1、确定初始设计参数，包括叶片数目B、叶片半径R、轮毂半径Rhub、翼型、弦长和扭角，并保持叶片数目B、叶片半径R、轮毂半径Rhub、翼型不变；步骤1‑2、根据初始风轮的叶片数目B、叶片半径R、轮毂半径Rhub、翼型、弦长和扭角，初始化PROPID程序；步骤1‑3、确定设计叶尖速比λdgn的初始搜索区间范围；步骤2、将当前搜索区间等分为4个子区间；步骤3、任选一个子区间的边界值λdgn；步骤4、利用PROPID程序完成边界值为λdgn的气动逆设计，获得叶片气动外形参数——弦长与扭角，具体为：步骤4‑1、确定沿叶片展向的升力系数分布和诱导因子分布；步骤4‑2、执行PROPID程序，获得边界值λdgn对应的叶片弦长与扭角；步骤5、计算目标函数，即平均风能捕获效率Pfavg；步骤6、判断子区间边界值是否取完，若是，继续下一步；若否，返回步骤3；步骤7、判断终止条件是否满足，如果不满足，生成新的搜索区间，然后返回步骤2；如果满足，则继续下一步；所述终止条件为子区间的长度小于或等于0.1；步骤8、输出对应Pfavg最大值的优化风轮，流程结束。