三维曲面翼型的设计方法

摘要

本发明涉及一种三维曲面翼型的设计方法，它不仅针对可再生能源类的风力发电机叶片，也可以针对各类有旋转翼的飞行器，喷气发动机，蒸汽/燃气轮机和特大型水轮机叶片等，可作为构筑各种机翼，旋翼和叶片的基本几何单元。本发明在现有二维平面包络线(美国的NACA系列、俄罗斯的TsAGI系列和欧洲的FFA系列和其他y值纵坐标修正翼型系列等)基础上，将在叶片长度方向旋转半径R确定的柱体上贴体生成三维曲面翼型。通过构建优化三维曲面翼型进而改变叶片的气动外形，在相同材料和结构布置的基础上，提高旋转叶片气动采力效率。

主权项

一种三维曲面翼型的设计方法，其特征在于，所述三维曲面翼型是常规二维平面翼型沿翼型旋转柱体贴合而生成的曲面翼型，所述设计方法包括以下步骤：a)提取常规二维平面翼型弧线坐标数据(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)...；根据所述坐标数据，计算弦线各x坐标点间的增量ΔL_i＝X_i+1‑X_i；b)确定拟布置的翼型的旋转半径R；c)令三维曲面翼型的坐标为(x_i，z_i，y_i)，其中x_i为沿翼型的旋转平面上的横向的坐标，z_i为沿翼型的旋转平面上的纵向的坐标，y_i为沿翼型的旋转平面的法向的坐标，x₁＝z₁＝0.707R，y₁＝0；d)将x_i，z_i，ΔL_i和R带入公式，i的初始值为1，${x_{i+1}}^2=\frac{R^2}{{\tan }^2[\frac{{\mathrm{\Delta L}}_i}{R}+\arctan \left(\frac{z_i}{x_i}\right)]+1}$z_i+1²＝R²‑x_i²计算出x_i+1、z_i+1；e)使i递增，递进地重复步骤(d)，相应得到三维曲面翼型的弧线三维坐标簇，(x₂，z₂，y₂)、(x₃，z₃，y₃)……。