[發(fā)明專利]一種高效低載水平軸風力機葉片專用翼型及其設計方法

有效

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• 申請日: 2012-12-22
• 公開（公告）號: CN103047079A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 白井艷;楊科;李星星;徐建中
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種水平軸風力機葉片的專用翼型設計方法，尤其涉及一種基于反設計方法的具有高效低載、良好變工況特性及平滑失速特性的水平軸風力機葉片專用翼型的設計方法。

背景技術

風電葉片是風電機組的核心部件，風力機葉片專用翼型的性能好壞直接影響著風力機葉片的性能。而葉片不僅有氣動性能的要求還有載荷要求，我們希望風力機具有較高的輸出功率，同時又能具有較低的載荷，特別是極限載荷的增加對風電葉片的影響更大。

一直以來風力機葉片設計要求風力機專用翼型具有高的最大升力系數，以提高葉片的輸出功率，特別是葉片外側的翼型。然而實際中葉片多運行在設計工況點附近，而不是最大升力系數附近，并且高的設計升力系數可以減小翼型的弦長，以減小葉片的重量、降低載荷。而最大升力系數對葉片的輸出功率的影響很小，最大升力系數的增加反而會造成葉片極限載荷的增加。

風力機運行過程中，由于陣風的影響或控制不及時等各種因素，風力機并不能完全運行在設計工況下，要求風力機翼型具有良好的變工況特性及平滑的失速特性。

因此開發(fā)一種具有高效低載、良好的變工況特性及平滑失速特性的水平軸風力機葉片專用翼型是非常必要的，它應該具有高的最大升阻比、高的設計升力系數、具有較低的最大升力系數、在前緣粗糙條件下設計升力系數下降較小以及良好的變工況特性和平滑失速特性。

發(fā)明內容

現有技術中，具有多種翼型設計方法，常見的有各種形式的智能優(yōu)化設計方法，如目前廣泛使用的基于遺傳算法的優(yōu)化設計方法，另外一種常見的翼型設計方法是反問題設計方法，無論使用哪一種設計方法都可以得到合適的翼型，但是現有的翼型設計方法中，過于重視最大升力系數等的提高，并通常以獲得較大的最大升力系數作為設計目標，實踐證明，基于這一理念設計出的翼型在使用中往往表現出效率較低、載荷較大等不足，這大大限制了風力機葉片的發(fā)展。

針對現有技術的上述缺點和不足，本發(fā)明要解決的技術問題是提出一種具有高效低載、良好的變工況及平滑失速特性的水平軸風力機葉片專用翼型的設計方法及具備上述特性的水平軸風力機葉片專用翼型。

由于風力機多運行在設計工況點（即設計攻角）附近，而不是最大升力系數附近。由下列功率p的計算公式可以得出，從翼型氣動性能上來講，提高翼型的最大升阻比和設計升力系數C_l是提高葉片輸出功率的關鍵。并且高的設計升力系數可以減小翼型的弦長，以減小葉片的重量、降低載荷。

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