一种风力机钝尾缘翼型优化设计方法与流程

技术特征：

1.一种风力机钝尾缘翼型优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)，钝尾缘翼型型线表达方法：鉴于B样条曲线易于实现局部调控、更逼近特征多边形以及能使曲线通过指定点的优势，结合翼型型线集成理论建立钝尾缘翼型型线参数化控制方程组；翼型的上翼面距前缘0.4c(c为弦长)之前和下翼面距前缘0.5c之前的型线，均采用翼型型线集成理论进行表达，因此该段翼型型线坐标可以表示为：

$\left\{\begin{array}{c}x=a\left(\mathrm{\ρ}\right(\mathrm{\θ})+1/\mathrm{\ρ}(\mathrm{\θ}\left)\right)cos\mathrm{\θ}\\ y=a\left(\mathrm{\ρ}\right(\mathrm{\θ})-1/\mathrm{\ρ}(\mathrm{\θ}\left)\right)sin\mathrm{\θ}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，x为翼型横坐标，y为翼型纵坐标，a为1/4翼型弦长，θ为幅角，ρ(θ)为翼型的形状函数，ρ(θ)采用多项式可表达为：

ρ(θ)＝C₀+C₁θ+C₂θ²+…+C_kθ^k，k＝1，2，3，…，n (2)

式中，C₀，C₁，C₂，…，C_k为形状函数系数，C₀＝1；通过调整C₁，C₂，…，C_k，对翼型的形状进行控制；

上翼面距前缘0.4c之后和下翼面距前缘0.5c之后的型线坐标，均采用B样条曲线进行表示；为使翼型型线集成理论与B样条曲线在结合点处具有连续、光滑的特性，采用三次B样条曲线矩阵形式表示翼型后缘型线坐标，翼型上翼面后缘的型线坐标为：

$P_{0,3}\left(t\right)=\frac{1}{6}\[1,t,t^2,t^3\]\left[\begin{array}{cccc}1& 4& 1& 0\\ -3& 0& 3& 0\\ 3& -6& 3& 0\\ -1& 3& -3& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}6P\left(0\right)-4P_1-P_2\\ P_1\\ P_2\\ 6P\left(1\right)-4P_2-P_1\end{array}\right],t\∈\[0,1\]---\left(3\right)$

同理，下翼面后缘的型线可以表示为：

$P_{0,3}^{\′}\left(t\right)=\frac{1}{6}\[1,t,t^2,t^3\]\left[\begin{array}{cccc}1& 4& 1& 0\\ -3& 0& 3& 0\\ 3& -6& 3& 0\\ -1& 3& -3& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}6P{\left(0\right)}^{\′}-4P_1^{\′}-P_2^{\′}\\ P_1^{\′}\\ P_2^{\′}\\ 6P{\left(1\right)}^{\′}-4P_2^{\′}-P_1^{\′}\end{array}\right],t\∈\[0,1\]---\left(4\right)$

式中，P₀、P₁、P₂、P₃为上翼面后缘型线控制点，P′₀、P′₁、P′₂、P′₃为下翼面后缘型线控制点；

步骤(2)，钝尾缘翼型优化数学模型：将最大升阻比作为目标函数，选取翼型的形状函数ρ(θ)中第2到第12项系数、钝尾缘厚度和其在中弧线上侧分配比以及B样条曲线控制点为设计变量，利用粒子群优化算法与XFOIL软件耦合，进行钝尾缘翼型型线的优化设计，钝尾缘翼型优化设计流程图为图1；

步骤(3)，钝尾缘翼型优化和气动性能分析：采用上述步骤(2)的钝尾缘翼型优化数学模型对翼型进行优化设计，尖尾缘翼型与优化得到钝尾缘翼型的型线如图2所示，利用FLUENT软件数值计算其气动性能如图3、图4和图5所示；

步骤(4)，通过步骤(1)至步骤(3)实现风力机钝尾缘翼型优化设计。

2.根据权利要求1所述的一种风力机钝尾缘翼型优化设计方法，其特征在于：在步骤(1)风力机钝尾缘翼型型线表达式建立后，以翼型的形状函数系数、B样条控制参数以及钝尾缘厚度和其在中弧线上侧分配比为设计变量，进行非对称钝尾缘翼型优化设计模型的构建。

3.根据权利要求1或2所述的一种风力机钝尾缘翼型优化设计方法，其特征在于：将所述翼型采用粒子群算法与XFOIL软件相结合的方法进行钝尾缘翼型优化设计。

4.根据权利要求3所述的一种风力机钝尾缘翼型优化设计方法，其特征在于：所述S812BT翼型的钝尾缘厚度为2.61％c，以及上、下翼面尾缘厚度分配比为0∶1。