[發(fā)明專利]一種風機翼型優(yōu)化設計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011219050.0
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112347578A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 胡永光;胡志遠;陳永康;魏武哲;封成崗;謝忠洲
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06F30/28;G06N3/00;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
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本發(fā)明提供了一種風機翼型優(yōu)化設計方法，屬于風機領域。本發(fā)明通過灰色關聯(lián)分析得到翼型的幾何參數(shù)與翼型的氣動性能評價指標(升力系數(shù)和阻力系數(shù))的灰色關聯(lián)度，當灰色關聯(lián)度滿足條件時，確定d個影響顯著幾何參數(shù)；建立影響顯著的幾何參數(shù)與升力系數(shù)、阻力系數(shù)的關系模型，再根據(jù)關系模型，以升力系數(shù)最大、阻力系數(shù)最小為目標，得到d個幾何參數(shù)的最優(yōu)數(shù)值，利用最優(yōu)數(shù)值設計風機翼型。本發(fā)明優(yōu)化設計方法簡單有效。

技術領域

本發(fā)明屬于風機領域，具體涉及一種風機翼型優(yōu)化設計方法。

背景技術

翼型設計則是風機設計研究中的關鍵一步，翼型的幾何參數(shù)對其氣動性能特性具有很大影響，很多學者展開過相關研究。中國專利(CN107644136A)公開了一種風力機葉片表面粗糙條件下鈍尾緣翼型優(yōu)化設計方法，優(yōu)化尾緣厚度為2.13％弦長，提升了升力系數(shù)和升阻比；中國專利(CN107145677A)公開了一種改進的幾何參數(shù)翼型設計方法，將表征翼型輪廓的彎度、厚度分開表達，并最終由厚度表達式和彎度表達式疊加而構建翼型函數(shù)；查閱資料可知，現(xiàn)有技術通過翼型設計軟件對NACA5412翼型進行優(yōu)化設計，發(fā)現(xiàn)在保持其他參數(shù)不變的情況下，翼型最大厚度位置的前移可以提高升力系數(shù)、增大升阻比，改善翼型的氣動性能。不管哪種翼型設計方法在對翼型幾何參數(shù)與翼型氣動特性的緊密關聯(lián)程度方面，尚缺乏深入的研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中存在不足，本發(fā)明提供了一種風機翼型優(yōu)化設計方法，為翼型優(yōu)化提供一種簡單有效的設計方法。

本發(fā)明是通過以下技術手段實現(xiàn)上述技術目的的。

一種風機翼型優(yōu)化設計方法，包括如下步驟：

步驟(1)，選擇基礎風機翼型，確定對翼型氣動性能影響顯著的幾何參數(shù)；

步驟(2)，求出對翼型氣動性能影響顯著的幾何參數(shù)與翼型的氣動性能評價指標的灰色關聯(lián)度；

步驟(3)，當灰色關聯(lián)度γ＞0.75，確定d個影響翼型氣動性能顯著的幾何參數(shù)x₁、x₂…x_d；

步驟(4)，建立所述d個幾何參數(shù)與升力系數(shù)、阻力系數(shù)的關系模型，以升力系數(shù)最大、阻力系數(shù)最小為目標，得到幾何參數(shù)x₁、x₂…x_d的最優(yōu)數(shù)值，利用所述幾何參數(shù)的最優(yōu)數(shù)值設計風機翼型。

進一步的技術方案，所述對翼型氣動性能影響顯著的幾何參數(shù)包括最大厚度及其位置、最大曲面及其位置、前緣半徑、前緣半徑混合弦長、后緣厚度和后緣厚度混合弦長。

進一步的技術方案，所述翼型的氣動性能評價指標為升力系數(shù)、阻力系數(shù)。

進一步的技術方案，所述翼型氣動性能影響顯著的幾何參數(shù)與翼型的氣動性能評價指標的灰色關聯(lián)度，采用的公式為：

其中，γ_i為灰色關聯(lián)度，ξ_i(k)為幾何參數(shù)數(shù)列與氣動性能評價指標數(shù)列的灰色關聯(lián)系數(shù)。

更進一步的技術方案，所述灰色關聯(lián)系數(shù)式中，Δ(min)為幾何參數(shù)數(shù)列無量綱化后與氣動性能評價指標數(shù)列的絕對差值的最小值，Δ(max)為幾何參數(shù)數(shù)列無量綱化后與氣動性能評價指標數(shù)列的絕對差值的最大值，Δ_i(k)為幾何參數(shù)數(shù)列無量綱化后與氣動性能評價指標數(shù)列的絕對差值，ρ為分辨系數(shù)。

進一步的技術方案，所述d個幾何參數(shù)與升力系數(shù)、阻力系數(shù)的關系模型為：