一种水平轴潮流能水轮机组合翼型叶片的设计方法

摘要

本发明公开了一种水平轴潮流能水轮机组合翼型叶片的设计方法，该方法分别研究常规翼型及仿生翼型的水动力性能，根据各叶素在叶片中的作用，将常规的叶片翼型与仿生翼型相结合，设计出性能更为优越的组合翼型叶片；获取鱼鳍的三维数字模型，选取其不同位置处的横截面轮廓作为仿生鱼鳍翼型，通过分析软件选取仿生鱼鳍翼型，并导出仿生翼型和所需常规翼型的二维坐标，对设计叶片的叶素进行优化，得到每个叶素的参数，将仿生翼型和所需常规翼型分别与叶素对应，将翼型的二维坐标转换为三维坐标数据，将其导入到三维设计软件中，进行放样处理，最终生成组合翼型叶片；该方法使得组合翼型叶片的水动力性能更为优越，显著提高了水轮机的获能效率。

主权项

一种水平轴潮流能水轮机组合翼型叶片的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1）采用三维扫描仪获取鱼鳍标本的三维数字模型，即鱼鳍的点云数据；2）通过逆向工程软件对上述点云数据进行处理，得到鱼鳍的三维数字模型，沿鱼鳍长度方向任意选取鱼鳍不同位置处的横截面轮廓作为仿生鱼鳍翼型；3）通过翼型专业分析软件将截取到的仿生鱼鳍翼型与水轮机的多个常规翼型在不同雷诺数下相比较，选取达到最佳雷诺数时升阻比最大的仿生鱼鳍翼型，并导出该翼型和各常规翼型的二维坐标，即得仿生翼型二维坐标和各常规翼型二位坐标；4）根据设计要求，确定水轮机的功率、叶片数量、额定流速、尖速比、叶轮额定转速以及叶轮直径等参数；5）依据步骤4）中得到的参数，利用常规叶片设计方法设计叶片，确定设计叶片的长度，将其长度分为k‑1等份，此时就获得k个横截面，即叶素，通过数值分析软件对上述k个叶素分别进行优化，得到每个叶素的参数；6）根据设计要求以及叶片不同位置的作用，选取步骤3）中的仿生鱼鳍翼型及常规翼型分别对应步骤5）中的各个叶素，并将由步骤3）得到的各翼型二维坐标根据步骤5）中的叶素参数转换为三维坐标；7）将上述得到的翼型三维坐标数据导入到三维设计软件中，进行放样处理，最终生成组合翼型叶片。