国家自然科学基金(50775227)
- 作品数：17 被引量：181H指数：8
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- 相关领域：动力工程及工程热物理机械工程更多>>
- 基于粗糙度敏感性研究的风力机专用翼型设计被引量：18
- 2011年
- 对几个具有代表性的风力机常用翼型的几何特性和气动特性进行分析研究,详细探讨了各种翼型的前缘粗糙度敏感特性情况。基于一种新的翼型几何形状表征形式,以设计攻角工况下光滑条件和粗糙条件下的升阻比加权值为目标,优化设计得到了一种相对厚度为24.7%的风力机专用新翼型。对新翼型在主要工作攻角范围的升力特性、阻力特性及升阻比特性进行了研究,并详细分析了新翼型在不同工况下的气动特性情况,研究结果表明:新翼型具有低前缘粗糙度敏感性和低湍流敏感性;在设计和非设计运行工况下都具有很好的气动性能;雷诺数的升高和三维旋转效应对风轮叶片新翼型的气动特性具有促进作用。
- 陈进张石强王旭东程江涛陆群峰
- 关键词：风力机翼型表面粗糙度气动特性
- 基于混合改型理论的风力机翼型参数化方法被引量：6
- 2011年
- 翼型的参数化表达方法是风力机翼型优化设计理论中最基础的部分。基于此,研究由基于泛函的儒科夫斯基变换理论建立的翼型参数化集成表达方法和SOBIECZKY尾缘改型方法在优化过程中的特点与不足,提出一种混合式尾翼型缘改型方法。建立采用最优保存策略的遗传算法优化模型,以Xfoil作为目标函数流体力学求解器,使用涉及的几种参数化方法,对RAE2822和NACA63215初始翼型进行优化设计。优化结果表明,混合式尾缘改型方法有效地克服了上述泛函变换方法和SOBIECZKY尾缘改型方法的不足之处,其与泛函变换方法的结合能够全面而有效地控制翼型,特别是尾缘部分的形状,优化所得的翼型具有良好的气动性能。
- 陆群峰陈进王旭东张石强程江涛
- 关键词：翼型参数化遗传算法
- 风力机叶片的形状优化设计被引量：57
- 2010年
- 在风力机优化设计过程中,考虑法向力和切向力的叶尖损失,基于一维的动量叶素理论及传统的风力机空气动力学原理,推导并给出新的风力机轴向和周向因子的计算模型。探讨风力机成本和输出能量之间的关系,得到风力机成本及其年输出能量的计算模型,进而建立风力机单位输出能量成本的数学模型,以其为优化设计目标,以叶片的形状参数弦长、扭角和相对厚度为优化设计变量,提出叶片的优化设计数学模型。最后,应用该优化模型对某2MW风力机叶片进行优化设计,并对优化结果进行比较分析,验证了优化叶片的工作性能,很好地实现了风轮单位能量成本的降低。研究成果为大功率风力机叶片的设计开发提供了理论依据,奠定了风力机叶片的研究和工业应用前景。
- 陈进王旭东沈文忠朱卫军张石强
- 关键词：风力机叶片空气动力学优化设计
- 风力机叶片翼型型线集成设计理论研究被引量：32
- 2009年
- 在叶片翼型设计过程中,提出了翼型型线的集成设计理论和方法,阐述了保角变换理论及其在翼型设计过程中的应用,引入了级数思想,推导出了能够广泛应用的翼型集成表达式,构造出了三种典型的翼型曲线,最后对常用的两种翼型进行了集成表达,并比较分析了级数项对翼型形状的影响,验证了函数表达方程的集成性和通用性。该研究突破了现有翼型数学模型固有特性的限制,提出的函数集成表达方式能够表征翼型的本质特征,为风力机叶片翼型的优化设计理论与方法研究拓宽了思路。
- 王旭东陈进Wenzhong Shen张石强
- 关键词：风力机
- 基于泛函的风力机翼型形状优化设计研究被引量：8
- 2010年
- 针对风力机翼型的形状曲线,基于广义泛函和保角变换理论,提出了具有集成和通用特性的翼型型线函数表征式。从该表征式出发,建立了翼型的优化设计模型。比起传统的反设计方法,提出了一种更为直接、高效的全新翼型优化设计方法,为风力机新型翼型的开发提供了新的思路。选取相对厚度为18%的翼型进行了优化计算分析,得出了优化翼型的形状及其气动特性,通过和风力机常用翼型Ris(?)系列以及NACA系列的性能比较,很好地验证了该优化方法的可行性和优化结果的优越性。
- 陈进王旭东王立存
- 关键词：风力机优化设计
- 基于翼型集成和混合式尾缘改型理论的风力机叶尖翼型设计被引量：1
- 2013年
- 提出一种混合式尾缘改型方法用于泛函变换方法所生成的风力机专用翼型进行尾缘改型,从而全面有效的控制翼型形状。在此基础上,建立了基于改进的NSGAⅡ遗传算法,面向大型风力机叶尖翼型各项性能指标的多目标设计模型,设计出相对厚度为15%的CQUTIP-0015大型风力机叶尖专用翼型。该翼型的形状符合混合式尾缘改型方法的特点,并具有较大的最大升力系数和最大升阻比、失速性能平稳、粗糙度敏感性低等特点,综合气动性能出色,完全符合叶尖翼型的要求。通过与NACA-0015和NACA-63-215两种翼型的气动性能进行比较,很好的验证了该优化结果的优越性和该设计方法的可行性。
- 陆群峰陈进Qin Ning王旭东
- 关键词：气动性能
- 基于多目标遗传算法的风力机翼型形状优化被引量：13
- 2011年
- 在风力机翼型型线形状优化设计中,提出了一种新的基于Joukowski保角变换的通用翼型型线表征形式。建立了翼型多目标形状优化设计的数学模型,应用改进的多目标遗传优化算法,设计得到了4种性能优越的风力机专用翼型。详细分析了WT180翼型的空气动力学特性,该翼型在设计工况和非设计工况下都具有良好的气动性能,具有较低的前缘粗糙度敏感性。与目前风力机常用翼型相比,新翼型在主要工作攻角范围内,光滑和粗糙条件下的升力系数更高,升阻比更大,其气动性能相比传统翼型表现出明显的提高。
- 张石强陈进Peter Eecen程江涛陆群峰
- 关键词：风力机翼型多目标遗传算法气动特性
- 基于最大风能利用系数的风力机翼型设计被引量：9
- 2010年
- 以叶素动量理论为基础,对翼型风能利用系数进行循环迭代以求解其最大值,同时分析翼型在各段升阻比范围内升阻比增加对风能系数的影响。针对风力机展向各处对翼型设计的不同要求,基于翼型型线与噪声预测理论,综合考虑翼型的前缘粗糙度敏感性、非设计工况特性、失速特性、噪声特性以及风力机的使用寿命,提出以多攻角范围内翼型风能利用系数为设计目标来设计翼型的新方法。计算实例选取相对厚度为18%的翼型进行优化计算,得到一种性能优越的风力机专用翼型,通过和风力机常用翼型NACA 63418在雷诺数Re=2×106和Re=6×106下自由转捩和固定转捩两种工况时性能的综合比较,新翼型在5°～14°攻角范围内具有良好的粗糙度敏感性、非设计工况特性、失速特性以及低噪声,同时也具有更高的风能利用系数,很好地满足了风力机专用翼型的设计要求。
- 程江涛陈进沈文忠朱卫军王旭东
- 关键词：风力机翼型风能利用系数
- 通用风力机翼型气动特性数值模拟被引量：2
- 2009年
- 针对某翼型扰流流动,建立了二维可压缩湍流模型,利用商业软件FLUENT对翼型不同来流攻角下的气动特性进行了相应的数值模拟计算.湍流黏度采用基于RANS的Spalart-A llm aras湍流模型处理,得出了雷诺数在3.2×106时,某翼型的升力系数、阻力系数和压力分布随来流攻角的变化关系,并与同类翼型实验数据进行对比.结果显示:该翼型与修型前的翼型相比,具有较高的升力系数和升阻比,失速性能更好.
- 陈进张晓王旭东
- 关键词：风力机翼型气动特性数值模拟
- 风力机翼型参数化表达及收敛特性被引量：19
- 2010年
- 为了扩展出新的风力机翼型型线和建立便于优化统一的数学模型,基于儒可夫斯基保角变换理论和西奥道生法,提出一种通用的翼型形状参数化集成表达函数(形状函数),分析并推导生成翼型的控制条件方程,研究翼型设计空间覆盖特性情况。以FX66-S196-V1翼型为例,研究应用参数化集成方法生成的不同阶次拟合翼型的几何收敛特性和空气动力收敛特性,随着拟合阶次的增加,拟合翼型的几何坐标和气动性能结果向原翼型逐渐逼近,其11阶拟合翼型的气动特性能够很好的吻合原翼型。在相同工况下11阶拟合翼型升力特性、阻力特性结果与该翼型试验数据的误差很小,可以利用11阶拟合翼型代替原翼型进行风力机的设计和分析,并总结不同翼型参数化集成表达的最低拟合阶数。
- 陈进张石强EECEN P J王旭东
- 关键词：风力机
