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作者:印四华;朱成就;莫抒志;张明康;汪泉;陈戈;
单位:广东海洋大学机械与能源工程学院;佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院;湖北工业大学机械工程学院;广东海洋大学机械工程学院;
摘要:针对设计垂直轴风力机翼型时普遍将俯仰角(θ_p)设定为固定值,导致不能很好地发挥翼型的气动性能的问题,文章首先提出了一种考虑可变θ_p的垂直轴风力机设计方法,并将其应用于翼型优化;然后,基于制动圆柱理论不断迭代计算其功率系数(C_p),以极大功率系数直接作为目标函数,利用遗传算法耦合RFOIL软件优化翼型廓线与θ_p分布;最后,优化得到垂直轴风力机新翼型VAWT250。与参考翼型AIR001相比,无论是光滑条件,还是粗糙条件,新翼型的气动性能具有明显提升,尤其是粗糙条件,其最大升力系数与升阻比分别提升了16.1%和17.1%;在粗糙条件下,考虑俯仰角时,风力机的最大C_p提高了6.81%。该结果对垂直轴风力机翼型的优化设计具有一定的指导意义。
关键词:垂直轴风力机;;翼型;;俯仰角;;制动圆柱理论;;功率系数
基金资助:广东海洋大学科研启动经费资助项目(360302022202);; 湛江市科技计划项目(2024B01062);; 国家自然科学基金面上项目(51975190)