基于静气弹性能的风力机翼型设计

发布时间：2024-05-14 18:34

　　引入翼型静气弹性能,即气动扭矩对扭转位移的敏感性和扭转位移诱发平移位移的能力,敏感性和能力越低,静气弹性能越好。结合改进的粒子群算法和基于通用集成理论的翼型参数化表达方法,兼顾气动性能和静气弹性能建立优化模型,对现有常用薄翼型NACA 64618进行替代优化设计,新翼型的部分气动性能和静气弹性能都有所提高。就NREL 5 MW参考风力机叶片,用新翼型替换NACA 64618并对额定工况进行仿真,仿真过程中对风速施加一个正弦脉冲,结果表明替换的叶片对脉冲的敏感性低于原叶片,且扭转位移更接近于零,可证明新翼型对叶片的扭转发散有一定抑制作用。

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【部分图文】：

图5变量空间的缩小

若优化后的参数停靠在某一边界上，需适当增加相应的扩张系数。按经验给定的初始空间与优化得到的缩小空间的对比如图5所示。可看出缩小空间远小于初始空间，有利于提高优化效率。4.2约束条件

图13攻角沿叶片展向的分布

图12叶尖攻角和叶尖位移综上可知，派生翼型能有效抑制叶片对阵风的敏感性，同时对叶片扭转发散有一定抑制作用。

图10派生翼型的升力系数CL、阻力系数CD、力矩系数CM、升阻比ld与NACA64618对比

派生翼型与NACA64618的升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数和升阻比的对比如图10所示。当攻角小于8°时，派生翼型的升力系数和升阻比高于NACA64618，运行攻角范围内的气动性能有所提高；当攻角大于8°时，派生翼型的升力系数持平，这有利于缓解阵风对于叶片的冲击（将在后文论证....

图6辅助函数Fp和Fε

本文根据偏好取p1=0.85p0，ε1=0.25ε0,p0和ε0分别为NACA64618翼型的静气弹特性。构造的辅助函数Fp和Fε的效果如图6所示。虚线为分段函数的前部分，实线为后部分，可以看出Fp和Fε的值域相同，因此起到了统一数量级的作用；此外，当p接近并试图越过期望值p1....

本文编号：3973335