[發(fā)明專利]基于三因子擬合積分法的風力機風輪氣動性能評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811038027.4
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109325274B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設計）人: 劉雄飛;汪建文;杜文強;尹彤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學銀川學院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

1.一種基于三因子擬合積分法的風力機風輪氣動性能評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

利用Profili軟件和Matlab編程軟件結(jié)合各翼型的氣動數(shù)據(jù)完成風力機葉片翼型的選取工作，得到修正后葉片的弦長C和扭角θ；

根據(jù)修正后風力機的弦長C、扭角θ和Profili翼型數(shù)據(jù)庫中所含數(shù)據(jù)，計算軸向干涉因子a、周向干涉因子b、葉梢損失系數(shù)F及入流角

構(gòu)建風力機的軸向推力T的數(shù)學模型，數(shù)學模型公式如下：

其中，T為軸向推力，r為葉片各葉素面距輪轂中心的距離；V₁為受擾動后的風速；a為軸向干涉因子；ρ為空氣密度；F為葉梢損失系數(shù)；

將軸向推力T無量綱化，得到其對應的系數(shù)C_T，計算公式為：

其中，C_T為軸向推力T無量綱化后對應的系數(shù)；λ₀為設計葉尖速比；λ為尖速比；T為軸向推力，R為風輪半徑；V₁為受擾動后的風速；a為軸向干涉因子；ρ表示空氣密度；F表示葉梢損失系數(shù)；

構(gòu)建風力機的轉(zhuǎn)矩M的數(shù)學模型，數(shù)學模型公式如下：

dM＝4πr³V₁Ωb(1-a)ρFdr?????(3)

其中，M為風力機的轉(zhuǎn)矩；r為葉片各葉素面距輪轂中心的距離；V₁為受擾動后的風速；a為軸向干涉因子；b為周向干涉因子；ρ為空氣密度；F為葉梢損失系數(shù)；

將風力機的轉(zhuǎn)矩M無量綱化，得到其對應的系數(shù)C_M，計算公式為：

其中，C_M為風力機的轉(zhuǎn)矩M無量綱化后對應的系數(shù)；λ₀為設計葉尖速比；λ為尖速比；M為風力機的轉(zhuǎn)矩；R為風輪半徑；V₁為受擾動后的風速；a為軸向干涉因子；b為周向干涉因子；ρ表示空氣密度；F表示葉梢損失系數(shù)；

構(gòu)建風力機的功率P的數(shù)學模型，數(shù)學模型公式如下：

dP＝ΩdM＝4πr³V₁Ω²b(1-a)ρFdr?????(5)

其中，P為風力機的功率；M為風力機的轉(zhuǎn)矩；r為葉片各葉素面距輪轂中心的距離；V₁為受擾動后的風速；a為軸向干涉因子；b為周向干涉因子；ρ為空氣密度；F為葉梢損失系數(shù)；

將風力機的功率P無量綱化，得到其對應的系數(shù)C_P，計算公式為：

其中，C_P為風力機的功率P無量綱化后對應的系數(shù)；C_M為風力機的轉(zhuǎn)矩M無量綱化后對應的系數(shù)；λ₀為設計葉尖速比；λ為尖速比；a為軸向干涉因子；b為周向干涉因子；F為葉梢損失系數(shù)；

由于軸向干涉因子a、周向干涉因子b及葉梢損失系數(shù)F均是r的單值函數(shù)，利用常規(guī)的擬合方法，得到如下f₁(r)的多項表達式：

bF(1-a)＝f₁(r)????(7)

其中，a為軸向干涉因子；b為周向干涉因子；F為葉梢損失系數(shù)；r為葉片各葉素面距輪轂中心的距離；

將公式(7)代入公式(6)中，得到如下公式：

其中，λ₀為設計葉尖速比；R為風輪半徑；r為葉片各葉素面距輪轂中心的距離；

同理，將公式(7)分別代入公式(2)和公式(4)，得到軸向推力T無量綱化后對應的系數(shù)C_T以及風力機的轉(zhuǎn)矩M無量綱化后對應的系數(shù)C_M的數(shù)學模型公式，完成風輪性能的計算。