翼型集成与B样条结合的中等厚度翼型设计方法

摘要

翼型集成与B样条结合的中等厚度翼型设计方法，1）翼型型线由翼型集成公式和B样条曲线公式表达；2）设计变量；3）设计目标函数；4）设计约束条件；5）通过计算机采用智能算法对翼型进行优化设计。本发明可以更有效的控制翼型型线，尤其是翼型尾缘部分，有利于翼型气动性能的提高；设计出来的翼型具有更高的升力系数，从而可以降低叶片的弦长，减少叶片表面所受的载荷；具有更高的升阻比，从而可以提高风轮功率，并且粗糙度敏感性较低。

主权项

1.翼型集成与B样条结合的中等厚度翼型设计方法，其特征在于，具体步骤如下： 1）翼型型线由翼型集成公式和B样条曲线公式表达 翼型集成公式为： 式中，x为翼型横坐标，y为翼型纵坐标；r为翼型在平面ζ中的矢径，a_k、b_k为系数，θ为幅角，a为1/4翼型弦长； 采用三次B样条曲线矩阵形式来表示下翼面后缘坐标： 式中，P₀，P₁，P₂，P₃为4个控制点，t为B样条曲线的横坐标，其中P₀和P₃为B样条曲线固定的首尾两点，P₁和P₂为未知控制点； 2）设计变量 取翼型控制方程函数的第1到第8项系数及B样条控制参数P₁和P₂作为优化设计的变量，确定设计变量为：X=(a₁,b₁,a₂,b₂,a₃,b₃,a₄,b₄,P₁,P₂)；3）设计目标函数 在相应雷诺数Re和马赫数Ma翼型运行工况下，在光滑与粗糙度工况下，设计翼型在攻角α的升阻比最大作为目标函数： f(x)=max(μ1·c_l/c_d+μ2·c′_l/c′_d) 式中，μ₁，μ₂为运行工况在光滑与粗糙条件下的权值系数，μ₁，且μ₁+μ₂=1；c_l/c_d，c′_l/c′_d分别为翼型在光滑和粗糙状况下的升阻比；c_l,c_d为光滑条件下翼型升力系数和阻力系数；c′_l,c′_d为粗糙条件下翼型升力系数和阻力系数；4）根据翼型设计需要，设计约束条件 4-1）设计变量边界约束条件： X_min≤X≤X_max； 4-2）设计翼型最大厚度弦向位置L_max的约束条件； 4-3）设计0.1倍弦长位置处的前缘半径t_x＝0.1的约束条件； 5）通过计算机采用智能算法对翼型进行优化设计 智能算法的输入包括：步骤3）中的目标函数f(x)、步骤4）中的约束条件X、L_max、t|_x＝0.1和智能算法的演算参数； 智能算法的输出为设计的翼型型线。