[發(fā)明專利]一種S型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片形狀設(shè)計(jì)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310084328.1
• 申請(qǐng)日: 2013-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN103174585A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉竹青;劉繼昂;丁濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D3/06
• 分類號(hào): F03D3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力機(jī)械領(lǐng)域，涉及一種S型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片形狀設(shè)計(jì)方法，尤其涉及一種基于二、三次Bezier函數(shù)的葉片形狀聯(lián)合控制設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

在能源危機(jī)的日益威脅下，風(fēng)能作為清潔能源越來越被各國(guó)重視。小型垂直軸風(fēng)力機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，萬向迎風(fēng)，噪音小，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，造價(jià)低，在我國(guó)的一些風(fēng)力資源豐富，電網(wǎng)仍未普及的偏遠(yuǎn)地區(qū)具有相當(dāng)可觀的使用價(jià)值。S型垂直軸風(fēng)力機(jī)的工作原理是通過不同葉片上產(chǎn)生的阻力差大小不同進(jìn)而使得風(fēng)輪得以旋轉(zhuǎn)做功。那么，風(fēng)輪葉片形狀則是葉片長(zhǎng)生阻力大小的關(guān)鍵，也就是影響風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用率的關(guān)鍵，曾有研究人員針對(duì)S型垂直軸風(fēng)力機(jī)的形狀優(yōu)化采用二次Bezier曲線優(yōu)化設(shè)計(jì)，由于僅有三個(gè)控制點(diǎn)，所以無法得到所有理想的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。進(jìn)而研究人員又提出基于5控制點(diǎn)的B樣條曲線葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)法，雖能得到所需要的所有葉片形狀，但是葉片優(yōu)化過程中的控制變量過多，無法有規(guī)律簡(jiǎn)單地選擇出優(yōu)化模型，使得優(yōu)化過程繁瑣，需要復(fù)雜的模型選擇過程、周密的實(shí)驗(yàn)安排以及大量的模型試驗(yàn)才能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種S型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片形狀設(shè)計(jì)方法，通過三點(diǎn)控制的二次Bezier函數(shù)和四點(diǎn)控制的三次Bezier函數(shù)聯(lián)合控制的葉片形狀，如圖1所示，令二次Bezier函數(shù)和三次Bezier函數(shù)的控制點(diǎn)首點(diǎn)P₀^(二)、P₀^(三)重合，末點(diǎn)P₂^(二)、P₂^(三)重合，通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)曲線設(shè)計(jì)公式實(shí)現(xiàn)：由二次Bezier函數(shù)中的P₁控制點(diǎn)控制葉片曲線偏向和葉片曲線高度；由三次Bezier函數(shù)中的P₃、P₄兩點(diǎn)橫坐標(biāo)控制葉片寬窄；由首末重合點(diǎn)P₀、P₂控制葉片弦長(zhǎng)。表達(dá)式中引入：(1)葉片弦長(zhǎng)L；(2)葉片偏向控制系數(shù)K_x；(3)葉片高度控制系數(shù)K_y；(4)葉片寬度控制系數(shù)K_a，則控制點(diǎn)坐標(biāo)可以改寫為：P0（0,0）、P1（L·k_x,L·k_y）、P2（L,0）、P3(23L·kx-L·ka,23L·ky),]]>P4(23L·kx+13L+L·ka,23ky).]]>