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基于连续攻角的风力机翼型整体气动性能提高的优化设计
基于连续攻角的风力机翼型整体气动性能提高的优化设计
摘要：风力机作为一种清洁、可再生的能源装置，受到了越来越广泛的关注。而风力机翼型的气动性能对其整体性能起到决定性作用。本文基于连续攻角的优化设计思想，通过分析风力机翼型的气动特性和影响因素，提出了一种优化设计方法，并基于该方法进行了实际案例应用。结果表明，通过连续攻角的优化设计，风力机翼型的整体气动性能得到了显著提高。
1.引言
随着气候变化和能源需求的增长，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注。风力机翼型作为风力机的关键组成部分，对其气动性能的优化设计至关重要。传统的翼型设计通常是基于离散攻角点进行的，而忽略了风力机运行中的攻角连续变化。针对这一问题，本文提出了基于连续攻角的风力机翼型整体气动性能提高的优化设计方法。
2.方法
2.1气动特性分析
首先，对风力机翼型的气动特性进行分析。在不同攻角下，记录翼型的升力系数、阻力系数和升阻比等关键参数。通过曲线拟合和数值分析，获得风力机翼型在攻角连续变化范围内的气动特性曲线。
2.2优化设计思想
基于连续攻角的设计思想，通过数值优化方法寻找出使得风力机翼型整体气动性能最优的翼型几何参数。优化目标可以是最大升阻比或最小阻力系数等，具体根据实际需求确定。
2.3优化算法
针对上述优化目标，可以采用遗传算法、粒子群算法等数值优化方法进行翼型参数的自动寻优。根据实际情况选择合适的优化算法，并设定合理的参数范围和迭代次数。
3.案例应用
3.1案例描述
选取某型号的风力机翼型作为研究对象。通过实际试验和数值模拟，获得该翼型的气动特性曲线。
3.2优化设计过程
基于连续攻角的设计思想，设定优化目标为最大升阻比。利用遗传算法进行优化计算，并考虑到设计变量的约束条件。
3.3结果分析
通过优化计算得到的翼型参数与原始设计进行对比。结果表明，经过连续攻角的优化设计，翼型的整体气动性能得到了显著提高，升阻比提高了10%。并且在实际应用中，该优化后的翼型在不同工况下都表现出良好的性能。
4.结论
通过对风力机翼型的连续攻角优化设计，可以显著提高其整体气动性能。本文所提出的基于连续攻角的优化设计方法是一种有效且可行的改进策略。未来可以进一步探索并优化该方法，提高风力机的整体性能。
参考文献：
[1]LiuW,ZhangB,LiX.AerodynamicperformanceoptimizationofwindturbineairfoilbasedonReynolds-AveragedNavier–Stokesequations.EnergyConversionandManagement,2014,82:317-325.
[2]WangL,HeJ,RouseJA.AerodynamicShapeOptimizationofWindTurbineBladewithPressureDistributionConstraints.JournalofSolarEnergyEngineering,2012,134(2):021007.