联合Wilson方法与遗传算法的水平轴风力机叶片优化设计

考虑到风力机叶片设计中的Wilson方法的有效性,以及遗传算法的全局最优性,以Wilson优化方法所得到的扭角线性修正值作为遗传算法优化过程中的输入量,对叶片弦长重新搜索寻优。通过比较Wilson优化方法、遗传算法优化方法和联合优化设计方法,分别得到叶片的气动外形数据和气动性能的计算结果。结果验证了联合优化设计方法的优越性,比单独使用Wilson方法或遗传算法所得到的叶片优化结果更好。

风力机叶片气动外形设计和三维实体建模研究

针对大型风电机组叶片最佳设计攻角、升力系数呈非线性变化问题,基于叶素-动量理论,通过Wilson设计法,对1.2MW风电机组叶片的气动外进行了设计形。并在此基础上提出了风力机叶片的三维建模方法,即利用点的坐标转换理论来计算叶片各截面翼型的空间实际坐标,然后运用Pro/ENGI-NEER的三维曲面功能来对叶片进行三维实体建模。

基于Matlab和Solidworks的水轮机叶片设计和三维建模

以100kW水轮机为例,依据Wilson叶片设计原理,运用Matlab编程实现其算法;然后利用函数拟合对算法运行结果进行线性修正,并对修正前后的结果作了对比;最后根据点的坐标理论将翼型剖面二维坐标转化为空间实际坐标,并利用Solidworks进行叶片的三维实体建模,为后期的数值模拟和强度校核奠定基础。

对旋风力机气动耦合设计

基于动量叶素理论,推导同半径对旋风力机功率与前、后级轴向速度诱导因子的关系,结果与经典模型吻合;将单级风力机Wilson设计法发展为考虑级间干扰的对旋风机设计法,实现以环形微元盘面功率系数最大为目标,前、后级轴向和环向诱导因子为变量的优化设计,并完成2 k W单级和对旋风力机设计实例。最后采用CFD方法验证对旋风力机实验结果和设计结果,数值计算表明,设计工况下,对旋风机的风能利用率(46.32%)高于单级风力机(41.44%),并分析了数值预测的风能利用率与理论最佳值(64.00%)和(59.26%)的差异。

基于片条理论和遗传算法的风力机叶片全局优化设计

针对水平轴风力机叶片Wilson优化设计法的不足,以片条理论为基础、全年发电量为目标函数对叶片进行全局优化设计。通过遗传算法对设计约束进行最优化搜索,并根据该方法设计在平均风速为7.5 m/s风场下工作的1.5 MW叶片。为保证功率计算的准确性,通过XFOIL和CFD软件计算翼型0o^360o攻角下气动性能,将其设计结果与Wilson法进行比较。研究结果表明:全局优化设计方法能够满足叶片设计要求,设计的叶片在低于额定风速的低风速区性能良好,在平均风速附近(7~9 m/s)的功率系数达0.44。

基于参数化技术的海流能水轮机三维设计

基于参数化CAD设计技术对海流能发电装置叶片结构进行了三维设计,将Wilson设计方法与MATLAB编程相结合,得到了相应的叶素弦长和扭转角。综合考虑加工和叶片翼型过渡等因素,对叶片参数进行了结构优化,并通过EXCEL软件转换成三维参数化坐标导入到Pro/E软件中,由此生成水轮机的叶片模型。