贝塞尔曲线在浮式风力机模型试验中的应用

发布时间：2021-07-27 18:01

　　在浮式风力机模型试验中,由于尺度效应的影响,几何缩尺叶片不能产生弗汝德相似条件下的目标推力值。为保证试验准确性,采用重新设计模型叶片的方法消除不利影响。本文以某6MW海上浮式风力机模型试验为例,采用贝塞尔曲线定义模型叶片弦长、扭角沿展向变化,通过模矢搜索法对模型叶片进行优化设计,得到满足试验要求的模型叶片,证明贝塞尔曲线在浮式风力机模型试验中的可行性。与多项式曲线拟合方法进行对比,结果表明,本文的方法得到的叶片在模型试验中具有较好的适应性。 

【文章来源】：中国设备工程. 2018,(21)

【文章页数】：2 页

【部分图文】：

叶素受力分析图

图.自也.门，】

和扭角沿展向分布，即在叶片展向位置分别定义4个控制点。其中，初始点为叶根处，终点为叶尖处，中间控制点分别布置在叶片距叶根37%和72%处，如图2所示。图2三次贝塞尔曲线定义几何相似叶片弦长和扭角2.2叶片优化设计在叶片优化设计中，保持曲线控制点沿展向位置不变，只改变控制点纵向坐标实现曲线形状的变化。其中，弦长和扭角曲线的起点和终点固定不动，则优化变量共有4个，即四点纵向坐标值。以额定试验工况下目标推力值为优化设计目标，通过模矢搜索法对4个变量进行优化，最终得到满足目标推力值的模型叶片，如图3所示。由图3可知，优化后，模型叶片弦长曲线控制点纵向坐标增加，为弦长增大，且增大区域主要集中在叶片中部；扭角曲线控制点纵向坐标减小，为扭角减小，减小区域主要集中在叶尖处。3对比分析为更好的研究浮式风力机性能，在模型试验中，需要对风力机转子在多种不同工况下进行试验分析。本文根据模型试验任务书选取7种工况，对第2部分设计的模型叶片进行计算分析，并与上海交通大学杜炜康等设计的模型叶片进行对比，如图4所示。由图可知，在额定工况下，贝塞尔曲线拟合法和多项式曲线拟合法均可得到满足试验目标推力值的模型叶片。在其他工况下，贝塞尔曲线拟合法得到的模型叶片明显优于多项式曲线拟合法得到的叶片。4结语（1）利用三次贝塞尔曲线定义模型叶片弦长和扭角沿展向分布情况，以额定工况下目标推力值为优化设计目标，采用模式搜索法对模型叶片进行优化设计，得到满足试验要求的模型叶片。（2）与多项式曲线拟合得到的叶片对比分析，贝塞尔曲线拟合得到的叶片在其他试验工况下表现良好，具有较好的适应性。参考文献：[1]DuW,ZhaoY,HeY,etal.Design,analysisandtestofamodelturbinebladef


本文编号：3306277