低風速風力機彎掠葉片優(yōu)化及CFD分析.pdf

1、本文基于仿生原理，采用彎掠葉片技術(shù)設(shè)計低風速風力機葉片，利用Isight集成三維建模軟件、流體仿真軟件等，以直葉片為基礎(chǔ)進行設(shè)計優(yōu)化，獲得低風速下最佳的彎掠外形。本文所使用的直葉片來自于中丹海上風電合作項目的海上風力機葉片，翼型為丹麥某大學開發(fā)的專用風力機翼型。以下是本文所做的主要工作:
　　1.深入研究風力機葉片設(shè)計理論及風力機葉片設(shè)計優(yōu)化方法。
　　2.采用Isight優(yōu)化平臺集成三維建模軟件、網(wǎng)格劃分軟件和流體仿真計算

2、軟件，在保證葉輪掃掠面積恒定的前提下對彎掠葉片的外形進行設(shè)計優(yōu)化。首先使用自編的程序?qū)⑷~片模型參數(shù)化，在每次的優(yōu)化過程中Isight可以調(diào)用程序修改模型數(shù)據(jù)，并且確保能夠進行三維建模，再通過ANSYS ICEM-CFD網(wǎng)格劃分軟件實現(xiàn)網(wǎng)格自動劃分，最后使用Fluent里的jou腳本文件實現(xiàn)邊界條件自動設(shè)置和數(shù)值計算。Isight的功能在于集成調(diào)用所有軟件，修改優(yōu)化變量，設(shè)置優(yōu)化目標和約束條件。這樣就可以實現(xiàn)風力機葉片全三維仿真優(yōu)化的過程

3、。
　　3.對直葉片和彎掠葉片軸向入流工況的數(shù)值計算結(jié)果進行分析。從葉片的外特性（輸出轉(zhuǎn)矩、風能利用系數(shù)、受到的推力）、攻角變化、截面壓力系數(shù)分布三個角度進行對比分析。分析結(jié)果表明，彎掠葉片的氣動性能比直葉片更加出色。低風速工況彎掠葉片能夠明顯提升葉片的輸出功率，提高風能利用系數(shù)。同時，彎掠葉片還能減小軸向推力，使風力機葉片受到的推力峰值明顯降低，對葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計有一定的好處。
　　4.對直葉片和彎掠葉片的偏航工況數(shù)值計算結(jié)果