[发明专利]翼型的结构几何参数确定方法、装置、设备及存储介质

说明书

本申请提供了一种翼型的结构几何参数确定方法、装置、设备及存储介质。该翼型的结构几何参数确定方法，获取目标翼型的初始结构几何参数；确定目标翼型的设计目标函数和约束条件；其中，设计目标函数包括粗糙敏感性参数；基于初始结构几何参数、设计目标函数和约束条件，确定目标翼型的目标结构几何参数。根据本申请实施例，能够确定粗糙敏感性更低的翼型。

技术领域

本申请属于翼型设计技术领域，尤其涉及一种翼型的结构几何参数确定方法、装置、电子设备及计算机存储介质。

背景技术

风电叶片的气动效率与载荷特性以其基准翼型的气动力特征为基础。近年来，随着低风速区域和海上区域风场的持续开发，风电叶片的尺寸不断增加。大型风电叶片的设计须综合考虑气动效率、载荷、结构以及重量等多方面因素。将相对厚度为30％以上的高性能厚翼型应用到叶片展向外侧区域，是有效平衡叶片气动-结构-载荷等矛盾需求的基本技术手段之一。

风电叶片运行于大气边界层底层，叶片表面长期经受雨滴、沙尘等粒子微团的高速撞击会导致表面磨损，使得当地截面翼型的前缘轮廓粗糙化。而叶片外侧区域的线速度较高，该区域前缘部位的磨损程度也显著高于叶片的内侧表面，加之叶片外侧区域是风轮捕获风能的主要区域，因此叶片设计时对于应用在外侧区域的翼型气动性能的低粗糙敏感性有着较高的要求。翼型气动性能粗糙敏感性通常以表面粗糙时的性能参数(如最大升力系数)相对于光滑表面条件下的相对变化率表征。一般情况下，较厚的风力机翼型的前缘粗糙敏感性一般也较高。

可见，气动性能随表面粗糙的敏感性较高是厚翼型向外侧应用，降低叶片气动-结构-载荷综合设计难度的关键制约因素之一。低粗糙敏感性、高气动性能的厚翼型设计也是目前柔性长叶片设计技术研究的热点问题。

厚翼型的设计方法包括反设计方法和数值优化方法。目前应用广泛的DU厚翼型系列均是采用反设计方法得到，即通过修改翼型表面的速度/压力分布获得目标气动力，间接改变翼型的几何形状。反设计方法无法直接进行多工况设计，难以在设计过程中对翼型性能粗糙敏感性进行有效约束。目前的数值优化方法，一般只考虑最大升力系数的敏感性。实际上，翼型的最大升力系数一般与叶片的极限载荷有关，限制该参数的相对变化率并不能有效保证叶片的发电量和设计载荷的稳定性。

因此，如何能够确定粗糙敏感性更低的翼型是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种翼型的结构几何参数确定方法、装置、电子设备及计算机存储介质，能够确定粗糙敏感性更低的翼型。

第一方面，本申请实施例提供一种翼型的结构几何参数确定方法，包括：

获取目标翼型的初始结构几何参数；

确定目标翼型的设计目标函数和约束条件；其中，设计目标函数包括粗糙敏感性参数；

基于初始结构几何参数、设计目标函数和约束条件，确定目标翼型的目标结构几何参数。

可选的，确定目标翼型的设计目标函数，包括：

获取目标翼型的最大升阻比、设计升力系数和气动噪声总声压级中的至少一种；

基于最大升阻比、设计升力系数、气动噪声总声压级中的至少一种以及粗糙敏感性参数，确定设计目标函数。

可选的，约束条件包括目标翼型的失速点和失速裕度；其中，失速点为目标翼型最大升力系数对应的攻角。

可选的，粗糙敏感性参数包括设计升力系数相对变化率、最大升阻比相对变化率和最大升力系数相对变化率中的至少一种。

可选的，初始结构几何参数包括前缘半径、最大厚度位置、最大弯度位置、相对弯度和尾缘厚度中的至少一种。

可选的，目标翼型为相对厚度不小于30％的翼型。