基于响应面法的风力机翼型气动优化设计

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1、2011年第39卷第2期流体机械21文章编号：1005—0329(2011)02—0021—04基于响应面法的风力机翼型气动优化设计黄靓，李景银，高远(1．西安陕鼓动力股份有限公司，陕西西安710075；2．西安交通大学，陕西西安710049)摘要：以某风力机翼型为研究对象，选择其设计点升阻比作为优化目标，采用基于均匀设计的响应面法对其进行气动优化设计。首先用B样条曲线对该翼型拟合并求其控制点，然后利用均匀试验设计方法建立计算试验样本点分布表并进行各样本点的CFD计算，最后建立响应面模型，进行优化设计，使设计点升阻比提高12．13％，而且

2、在所有攻角下升力和升阻比都有所提高。算例表明，本文进行风力机翼型优化的方法节省时问，优化效果明显。关键词：风力机翼型；气动优化；响应面法；均匀设计中图分类号：TK83文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2011．02．005AerodynamicOptimizationofWindTurbineAirfoilsUsingResponseSurfaceTechniquesHUANGJing，LIJing．yin，GAOYuan(1．XihnShaanguPowerCO．LTD，Xi’an710075，Ch

3、ina；2．Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China)Abstract：Theoptimizationmethodofthewindturbineairfoilpresentedinthispaperisbasedonthecombinationofresponsesurfacemethod(RSM)anduniformexperimentaldesign．Awindtud)ineairfoilistakenasanexampletooptimizeitsmaximumlift—dragratio

4、natdesignpoint．FirstthecontouroftheairfoilisfittedbyB—splineCuITes．Afterthecontrolpointshavebeenob—tmned，thedistributionofthesamplepointsisappointedbytheuni~rmexperimentaldesignmethodandtheflowfieldsoftheair-foilatcorrespondingsamplepointsatecomputedbycommercialsoftwareFl

5、uent．Basedonthecomputationallift—dragratios，theexpressioncoeficientsoftheRSMmodelcanbedetermined．Asaresult，themaximumlift—dragratiooftheoptimizedairfoilin—creasesby12．13％atdesignpoint．Inaddition，theliftforcecoefieie-ntsandlift—dragratiosareenhancedatallanglesofattack．Theo

6、ptimizationresultshowsthattheapproachusedisatime—savingandeffectivemethodtooptimizethewindturbineairfoils．Keywords：windturbineairfoiloptimization；responsesurfacemethod；uniformexperimentaldesign1引言2基于试验设计的响应面方法风力发电是一种技术成熟、效率较高的可响应面方法是试验设计与数理统计相结合的再生能源，也是当今电力系统最为活跃的领域优化方法。当

7、试验结果与己知参数问的函数关系之一⋯。改进风力机叶片截面翼型的空气动为隐式时，通过试验设计，对指定的设计点集合进力性能是风力机研究的基础。提高叶轮效率行连续的试验，然后建立试验值(响应)与参变量的最主要途径之一就是提高叶轮截面翼型的间的函数关系，再在此基础上进行优化J。通过性能。目前国内利用CFD技术进行风力机翼响应面模型的合适选择，可以拟合复杂的响应关型设计的文献还较少，本文尝试使用基于均系，具有良好的鲁棒性。因此响应面方法应用非匀试验设计技术的响应面方法来优化风力机常广泛～引。专用翼型，探索一种简单高效的风力机翼型优响应面方法中，目标

8、函数与设计变量之间的化方法。关系常用二次曲线拟合响应模型。常用多重确定收稿日期：2010—05—21修稿日期：2010—06—25基金项目：国家自然科学基金项目资助(50776066)22FL