[发明专利]一种测量风力机来流风速的方法

权利要求书

1.一种测量风力机来流风速的方法，其特征在于，至少包括如下步骤：

SS1.在风力机叶片的叶根圆柱段选择一展向位置，并在该展向位置处沿周向在叶根圆柱段的表面上布置多个压力传感器，并逐一对各压力传感器进行标号1、2、3、…、N，并标记各压力传感器相对于叶片零刻度线位置的周向角度θ₁，θ₂，θ₃，…，θ_N，并通过多个压力传感器通信连接的数据采集装置采集各压力传感器位置处压力数据p₁(θ₁)，p₂(θ₂)，p₃(θ₃)，…，P_N(θ_N)，N为压力传感器的数量；

SS2.根据步骤SS1中多个压力传感器测得的叶根圆柱段表面处的压力分布数据p₁(θ₁)，p₂(θ₂)，p₃(θ₃)，…，p_N(θ_N)，采用如下方式计算叶轮处相对来流合速度V：

式中，K＝0.5ρV²为叶轮处来流的动能，为叶轮在叶根处的相对来流风速V的方向角，p_i为第i个压力传感器位置处的压力数据，Cp为压力系数，为第i个压力传感器位置处的压力系数，不同来流雷诺数下气流流过圆柱后沿圆周的压力系数分布通过风洞实验获得；

将公式(1)和公式(2)联立并应用数值法求解，得到叶轮处来流风速V的K和之后利用公式K＝0.5ρV²计算叶轮处来流风速的速度值V，其中ρ为空气密度，最终通过将速度V做正交分解，得到叶轮处来流风速

SS3.利用步骤SS2计算得到的叶轮处来流风速U_D，并根据叶根圆柱段的轴向诱导因子a值，推导计算风力机的来流风速U_∞。

2.根据权利要求1所述的测量风力机来流风速的方法，其特征在于，步骤SS1中，所述多个压力传感器沿周向均匀布置在叶根圆柱段的表面上。

3.根据权利要求1所述的测量风力机来流风速的方法，其特征在于，步骤SS1中，所述多个压力传感器在叶根圆柱段的零刻度线附近至沿周向顺时针90度区间内进行加密处理，使得压力传感器尽可能多地布置在圆柱段绕流的层流或附着流动区域内，而其他周向位置可适当减少布置数量稀疏布置。

4.根据权利要求1所述的测量风力机来流风速的方法，其特征在于，步骤SS1中，所述多个压力传感器在叶根圆柱段的展向位置优选布置在圆柱段中间附近，从而减小轮毂以及叶片内侧翼型的气动影响。

5.根据权利要求1所述的测量风力机来流风速的方法，其特征在于，步骤SS2中，首先，基于风洞实验数据获得圆柱绕流条件下圆柱表面沿圆周的压力系数分布函数Cp＝Cp(θ)；其次，根据实际来流相对于风洞试验气流之间的偏离角度获得实际来流条件下圆柱表面沿圆周的压力系数分布函数

6.根据权利要求1所述的测量风力机来流风速的方法，其特征在于，步骤SS2中，利用最小二乘法的方式得到公式(1)和公式(2)，具体为：

首先，以各压力传感器的压力数据p₁(θ₁)，p₂(θ₂)，p₃(θ₃)，…，p_N(θ_N)构造如下方差和S的计算式：

之后，分别求K和使得方差和S的值最小，可得：

最后，整理上述两计算式即可分别得到公式(1)和公式(2)。