风电机叶片外形参数的逆向优化方法研究.pdfVIP

机械 设计 与制造 第2期 232 Machinery Design Manufacture 2014年 2月 风电机叶片外形参数的逆向优化方法研究 张水明 ，程 珩 。 (1．新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024；2．太原理T大学 机械电子工程研究所，山西 太原 030024) 摘 要：针对风电机组叶片结构正向设计中的参数不容易收敛、气动特性沿叶展分布难以确定的问题，以气体动力学的 叶素动量理论为基础得到叶片弦长、扭角的简化设计方法，然后以叶素升力系数和功率系数最大为优化 目标，采用牛顿 切线迭代法，提 出了叶片外形参数的逆向优化设计模型。并在此基础上对 1．5MW直驱风电机组叶片建立算法模型，对其 弦长、扭角进行逆向迭代设计，结果证明该优化设计方法对叶片吸收风能效率有了较为显著的提高，同时也避免了正向 设计中出现的参数不收敛的问题。 关键词：风电机叶片；气动参数；叶素动量理论；逆向设计；牛顿法 中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2014)02—0232—04 Reverse0ptimizationDesignofBladeForW indTurbine ZHANG Shui—ming．-．CHENGHang， (1．KeyLaboratoryofAdvancedTransducersandIntelligentControlSystems，Ministry ofEducationChina，ShanxiTaiyuan 030024，China；2．ResearchInstituteofMechatronicsEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，ShanxiTaiyuan030024， China) Abstract：Inthelightoftheparameter’Sunconvergenceanduneasy—determinedaerod?namicchraacteristicsalongthe spanwisedistribution，itadoptssimplifieddesignmethodofbladebasedonthebladeelementmomentumtheorytogetthe initialchordandtotsionangles．Thenthemve~edesing optimizationalgorithmisdevelopedundertheoptimizationofeach bladeelementlfitcoefficientandpowercoefficientwithNewton’Smethod．Afterwrads，reverseiterativedesing ofchordand twistanglesiconductedbyadoptingoptimizationdesing modelabovefora1．5MW windturbineblade．Finally，throughthe comparativenaalysisofblade’Sperformanee，itisprovedthatoptimizedbladecanimprovetheefficiencyofabsorbingwind energy．Thestu@providesanewoptimization—designideaforwindturbinebladeandavoidstheun—convergenceproblems duringtheforwraddesing． KeyW ords：W indTurbineBlade；AerodynamicParameter；BEM ；ReverseDesign；Newton’SMethod 1引言 具，以叶片弦长和扭角为控制变量，然后与传统的