基于全自由尾涡模型的最佳环量分布风力机叶片气动优化方法

作者：宋显成; 陈江; 杜刚; 曹人靖

来源：航空动力学报, 2013, (12): 2829-2835.

DOI：10.13224/j.cnki.jasp.2013.12.025

• 风力机
• 叶片
• 全自由尾涡模型
• 气动优化
• 最佳附着涡环量分布 wind turbine
• blade
• full free vortex wake model
• aerodynamic optimization
• optimal blade bound circulation distribution

通过优化环量分布,开发了一种快速的风力机叶片气动优化设计方法.方法中引入了全自由尾涡模型,通过并行处理技术和快速多极子方法加速计算.采用傅里叶级数参数化叶片附着涡环量分布,大幅减少了优化变量数目.以风能利用系数为目标函数,以给定轴向力系数为约束条件,获得环量分布后反求得到叶片最优几何参数.最后通过优化美国可再生能源实验室(NREL)实验风轮进行方法验证,结果表明:在约束条件下,当尖速比分别为3.79和4.74时,优化使风轮的风能利用系数分别提升了32%和8%.在无约束条件下,针对不同叶片数和尖速比,分别对原NREL风轮进行全局优化,得到了风能利用系数均超过0.48以上的最优设计.

• 单位
  北京航空航天大学; 广东明阳风电产业集团有限公司