国家高技术研究发展计划(2012AA051301)
- 作品数：23 被引量：108H指数：7
- 相关作者：陈进孙振业李松林郭小锋宋文萍更多>>
- 相关机构：重庆大学西北工业大学湖北工业大学更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划国家自然科学基金广东省自然科学基金更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理航空宇航科学技术机械工程金属学及工艺更多>>
- 基于CST参数化方法的翼型气动优化设计被引量：23
- 2013年
- 翼型参数化方法的优劣对最终优化设计结果有着非常重要的影响,它是决定优化设计效率和最终优化效果的关键因素。针对翼型外形的不同表达方式(分为翼型直接CST、扰动CST和中弧线叠加厚度分布CST等),分别发展了相应的CST参数化程序,并将其应用于翼型气动优化设计,研究几种不同参数化方式的优化结果和优化效率。RAE2822翼型单目标减阻优化设计的研究表明,基于CST的三种参数化方法和基于Hicks-Henne函数的参数化方法的减阻效果相当,但计算时间相差很大。在设计变量数相当的情况下,扰动CST方法和中弧线叠加厚度分布CST方法的设计效率高于直接CST参数化方法和Hicks-Henne参数化方法而中弧线叠加厚度分布CST的优化效率略高于扰动CST。DU93-w-210翼型单目标最大升阻比优化设计的研究进一步说明中弧线叠加厚度分布CST的优化效率略高于扰动CST。
- 卜月鹏宋文萍韩忠华许建华
- 关键词：翼型设计函数
- 基于参数建模的风力机预弯叶片结构优化设计被引量：3
- 2014年
- 风力机预弯叶片的弯曲型线和铺层结构设计之间存在着耦合关系.为了实现叶片预弯型线和铺层结构的一体化设计,提出一种预弯型线和铺层结构的参数化表达方法,并通过实例验证了叶片有限元参数化建模分析方法的正确性;构建了预弯叶片弯曲型线和铺层结构的一体化优化设计模型,采用粒子群算法,以叶片的质量最小为优化目标,在满足材料强度、叶尖最大变形、振动频率的约束条件下,对某低风速850k W非预弯叶片进行预弯及铺层层数优化设计.优化结果显示,优化叶片在满足设计约束的条件下重量减少了15.26%,验证了文中提出的预弯叶片弯曲型线及铺层结构协同优化设计方法的正确性.
- 陈进郭小锋李松林孙振业
- 关键词：风力机叶片预弯粒子群算法优化设计
- 基于通用型线和网格重构的风力机翼型设计
- 2015年
- 现有翼型表达大都基于控制点和初始成熟翼型,设计空间小因而不利于选出高性能翼型.基于Joukowski保角变换通用翼型形线表征形式,编程集成ICEM和FLUENT完成翼型生成、大变形网格重构、边界条件生成和流场解算,采用改进遗传算法进行高升阻比风力机翼型多学科联合设计.结果表明本平台设计的翼型在设计、非设计工况下以及主要攻角范围内有较高升力系数和升阻比.该型线集成表达和流场计算多学科设计方法,也为类似气动优化设计提供参考.
- 孙振业陈进谢翌蒋传鸿
- 关键词：风力机CFD
- 风力机叶片预弯设计机理与方法被引量：1
- 2016年
- 基于修正的叶素动量理论提出了一种适应于水平轴风力机叶片的静气弹性分析方法;运用该方法对不同稳态风速下的叶片变形曲线进行研究,揭示了叶片预弯设计的机理,并给出了一种预弯型线的设计方法.通过对预弯和非预弯两种叶片在相同风速下的静气弹性变形和气动功率的对比和分析表明,预弯叶片的气动性能受轴向变形、扭转变形和叶片截面形状变化三个方面的影响,叶片弹性扭转变形使叶片实际气动功率偏离设计值.该研究为预弯叶片的设计提供了理论依据和方法.
- 郭小锋陈进李松林
- 关键词：风力机
- 基于混合RANS/LES方法与FW-H方程的气动声学计算研究被引量：13
- 2013年
- 在气动噪声的数值计算过程中,非定常流动的求解精度对声学计算结果有着重要的影响。以机体噪声计算的标准算例双圆柱绕流气动噪声问题为研究对象,采用基于非线性k-ε湍流模型的限制数值尺度(LNS)方法对双圆柱绕流进行了数值模拟,将计算得到的气动特性和流动特征与相应的试验结果进行了对比分析。为了求解远场观测点处的气动噪声,在精确求解双圆柱绕流流动的基础上结合基于FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程的声类比方法进行数值计算,并通过圆柱体的展向相关性对计算结果进行了修正,将得到的最终结果与相应的声学试验结果进行了对比,两者吻合良好,表明该数值方法是准确、可靠的。
- 余雷宋文萍韩忠华闫利
- 关键词：计算气动声学非定常流动涡脱落
- 尾流对串列式风力机性能影响的风洞试验研究被引量：1
- 2022年
- 随着单风电场的风力机数量逐渐增加,风力机之间的尾流扰动已成为影响风电场布局优化的重要因素。为此,设计风洞试验以研究尾流扰动对下游风力机性能的影响。首先,通过Cobra探头对单台风力机进行速度测量并计算速度损失和湍流参数,结果表明单台风力机尾流速度损失近似高斯函数形式,并沿下游损失减小,风力机湍流主要分布在尾流中心和边界层;与此同时,在功率谱密度分析中,近尾流区域出现明显3p周期性,叶尖出现明显n×p周期性。接着,对两台风力机串列布置,通过改变来流风速、下游风机位置、偏航等参数,重点研究串列式风力机尾流对功率性能效率的影响,试验表明风力机间距增加、来流湍流度增加和上游风力机偏航均能提高下游风机发电效率;此外,下游转向对功率特性无显著影响。最后,还研究湍流强度对尾流速度恢复的影响,结果表明,湍流入流的尾流速度恢复快于均匀入流。在实际风电场中,可通过计算风轮等效风速评估功率特性,以确定风力机布置位置。
- 王泽栋郝俊博易文武陈严陈严
- 关键词：风力机风洞试验尾流效应
- 基于改进多目标粒子群算法的风力机大厚度翼型优化设计被引量：8
- 2016年
- 仅以气动性能最佳为目标进行优化设计的翼型,结构性能较差.为了克服这一缺点,基于改进的多目标粒子群算法(MOPSO),提出了综合考虑气动性能和结构性能的大厚度翼型多目标优化设计方法.针对相对厚度为40%的翼型,应用翼型集成理论对翼型进行参数化表达,以翼型主要攻角处的升阻比最大和翼型面对弦线轴的惯性矩最大为设计目标,综合考虑翼型的粗糙度敏感性、失速特性及非设计工况特性,进行翼型的多目标优化设计,得到了Pareto最优解集.分析最优解集中的翼型,由此挑选出的新翼型在气动性能和结构性能上均比常用翼型DU00-W2-401有较大提高.
- 陈进郭小锋孙振业李松林
- 关键词：风力机翼型气动性能多目标粒子群算法
- 提高基于Adjoint方法翼型优化设计鲁棒性的研究被引量：4
- 2013年
- 通过引入线搜索方法,提高了基于Adjoint方法翼型优化设计的鲁棒性。针对给定的目标函数,推导了贴体坐标系下相应的Adjoint方程与边界条件的具体表达形式,以及梯度表达式。通过数值求解流动控制方程和Adjoint方程,得到目标函数对设计变量的梯度,并采用线搜索方法获得最优步长,由此提高了优化算法的鲁棒性。算例表明,线搜索方法可以自动寻找最优的步长,有效解决了传统的取常数步长优化步长选取受到限制,优化结果受步长影响的问题,使得优化方法对步长的依赖性变小,提高了基于Adjoint方法翼型优化设计的鲁棒性。
- 樊艳红宋文萍韩忠华
- 关键词：气动优化设计
- γ-Re_θ转捩模型在风力机翼型数值计算中的应用被引量：2
- 2015年
- 很多湍流模型忽略了层流区域的存在,但实际流动在翼型某位置处开始转捩,此时模型显然偏离实质,计算结果精度较低。因此加入γ-Reθ转捩模型,将转捩动量厚度雷诺数Reθ作为经验关联函数来控制边界层内间歇因子γ的生成,再通过间歇因子来控制湍动能产生项,使湍流模型在层流区域失效。首先为了验证数值计算的准确性,采用上述方法针对风力机翼型A2121,在高雷诺数4×106下对几种典型攻角的气动性能进行计算,对比普通全湍流模型、湍流转捩模型和风洞试验的计算结果,发现湍流转捩模型结果更精确。之后在更大攻角范围-10.14°~25.09°内,采用此转捩模型数值方法进行气动仿真,发现其总体计算结果与风洞试验实验数据较吻合,验证了此数值方法的正确性和有效性。
- 陈进孙振业谢翌马金成
- 关键词：风力机翼型
- 基于全自由尾涡模型的最佳环量分布风力机叶片气动优化方法被引量：3
- 2013年
- 通过优化环量分布,开发了一种快速的风力机叶片气动优化设计方法.方法中引入了全自由尾涡模型,通过并行处理技术和快速多极子方法加速计算.采用傅里叶级数参数化叶片附着涡环量分布,大幅减少了优化变量数目.以风能利用系数为目标函数,以给定轴向力系数为约束条件,获得环量分布后反求得到叶片最优几何参数.最后通过优化美国可再生能源实验室(NREL)实验风轮进行方法验证,结果表明:在约束条件下,当尖速比分别为3.79和4.74时,优化使风轮的风能利用系数分别提升了32%和8%.在无约束条件下,针对不同叶片数和尖速比,分别对原NREL风轮进行全局优化,得到了风能利用系数均超过0.48以上的最优设计.
- 宋显成陈江陈雷杜刚曹人靖
- 关键词：风力机叶片气动优化
