10kW風力機葉片翼型氣動性能的模擬及優(yōu)化.pdf

1、研究并開發(fā)先進的風力機專用翼型是當前風力機研究領域的熱點,對葉片翼型的氣動性能進行模擬及優(yōu)化將具有重要的應用價值和理論意義。本文以湘電集團股份有限公司提供的“10kW直驅風力機開發(fā)”項目中的風力機葉片為研究對象,對該風力機葉片翼型的氣動性能進行了數(shù)值模擬研究,并運用反設計優(yōu)化原理對葉片參考翼型進行優(yōu)化。主要研究內容如下:
　　(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合的渦面元法分析風力機專用翼型S809在不同攻

2、角下的氣動性能和流場分布,并將分析結果與現(xiàn)有的實驗數(shù)據進行對比,比較兩種數(shù)值分析方法對風力機翼型氣動性能的預測能力。
　　(2)采用基于全局牛頓迭代法的XFOIL軟件中的反設計模塊(MDES),在各自攻角范圍內,對參考翼型的前緣、彎角以及厚度的分布分別進行修改,并將修改后的翼型上下表面速度分布進行光順,獲得優(yōu)化后的新翼型,并與初始翼型的氣動性能進行比較分析。
　　(3)根據風力發(fā)電機的設計要求及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小型風力機葉片及整個風輪三維實體模型。
　　(4)利用風力機計算分析軟件GH-BLADED平臺對優(yōu)化前后的葉片進行氣動性能對比分析。經分析可知在設計工況下,優(yōu)化后的葉片具有較好的氣動性能和較寬的風速適應范圍。
　　本文結合前人在風力發(fā)電機葉片設計成功范例基礎上對10kW小型風力機葉片的氣動性能進行了數(shù)值