10kW風(fēng)力機(jī)葉片翼型氣動性能的模擬及優(yōu)化.pdf

1、研究并開發(fā)先進(jìn)的風(fēng)力機(jī)專用翼型是當(dāng)前風(fēng)力機(jī)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn),對葉片翼型的氣動性能進(jìn)行模擬及優(yōu)化將具有重要的應(yīng)用價值和理論意義。本文以湘電集團(tuán)股份有限公司提供的“10kW直驅(qū)風(fēng)力機(jī)開發(fā)”項目中的風(fēng)力機(jī)葉片為研究對象,對該風(fēng)力機(jī)葉片翼型的氣動性能進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,并運(yùn)用反設(shè)計優(yōu)化原理對葉片參考翼型進(jìn)行優(yōu)化。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)分別用基于N-S方程的數(shù)值模擬法和基于粘性與無粘性相結(jié)合的渦面元法分析風(fēng)力機(jī)專用翼型S809在不同攻

2、角下的氣動性能和流場分布,并將分析結(jié)果與現(xiàn)有的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,比較兩種數(shù)值分析方法對風(fēng)力機(jī)翼型氣動性能的預(yù)測能力。
　　(2)采用基于全局牛頓迭代法的XFOIL軟件中的反設(shè)計模塊(MDES),在各自攻角范圍內(nèi),對參考翼型的前緣、彎角以及厚度的分布分別進(jìn)行修改,并將修改后的翼型上下表面速度分布進(jìn)行光順,獲得優(yōu)化后的新翼型,并與初始翼型的氣動性能進(jìn)行比較分析。
　　(3)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計要求及Glarert理論,利用MAT

3、LAB語言編程得到優(yōu)化后葉片的不同半徑處截面的最佳扭角和弦長分布,并用UGNX5.0實現(xiàn)優(yōu)化后葉片的參數(shù)化建模,獲得10kW小型風(fēng)力機(jī)葉片及整個風(fēng)輪三維實體模型。
　　(4)利用風(fēng)力機(jī)計算分析軟件GH-BLADED平臺對優(yōu)化前后的葉片進(jìn)行氣動性能對比分析。經(jīng)分析可知在設(shè)計工況下,優(yōu)化后的葉片具有較好的氣動性能和較寬的風(fēng)速適應(yīng)范圍。
　　本文結(jié)合前人在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計成功范例基礎(chǔ)上對10kW小型風(fēng)力機(jī)葉片的氣動性能進(jìn)行了數(shù)值