[发明专利]一种漂浮式风电叶片模型气动设计方法及模型

权利要求书

1.一种漂浮式风电叶片模型气动设计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：确定相似准则下的相关比例尺；

S2：确定原型和模型的工况参数；

S3：确定叶片模型的翼型参数；

S4：确定叶片模型的优化设计准则；

S5：根据S2获得的工况参数、S3获得的翼型信息，进行优化计算，所述优化计算的设计准则依据S4获得，调节优化参数，进行叶片模型气动设计；

S6：得到模型叶片的最终设计结果。

2.根据权利要求1所述的漂浮式风电叶片模型气动设计方法，其特征在于，所述S1中的相关比例尺包括长度比例尺、叶尖速比的比例尺、速度比例尺、转速比例尺、频率比例尺、振幅比例尺和入流风速比例尺。

3.根据权利要求1所述的漂浮式风电叶片模型气动设计方法，其特征在于，所述S2中的原型工况参数包括旋转半径、塔架高度、风速、转速、频率、振幅以及完整的推力系数和功率系数随叶尖速比静态变化和随时间动态波动的运行曲线，

模型的工况参数通过S1的相关比例尺计算得到。

4.根据权利要求1所述的漂浮式风电叶片模型气动设计方法，其特征在于，所述S3包括如下步骤：

S3.1：选择低雷诺数下气动性能较好的低雷诺数翼型；

S3.2：计算S3.1选择的翼型在小范围攻角内的升阻力系数，并将其扩展到±180°的攻角区间；

S3.3：将该翼型沿叶片展向排布，并在叶片根部区域采用圆形光滑过渡，获取该叶片模型的翼型信息。

5.根据权利要求1所述的漂浮式风电叶片模型气动设计方法，其特征在于，所述S4中的优化设计准则的数学模型如下：

Min

F＝P₁+P₂

S.t.

其中，其中，F、P、C_T、C_P、c、θ分别为目标函数、权重函数、推力系数、功率系数、弦长、扭角，k、n、m、Δ分别为考虑归一化后的权重系数、功率系数在设定的最优叶尖速比附近的数量、优化变量弦长或扭角的个数、最优叶尖速比附近的区间长度，下标opt、L、U分别代表最优、下限和上限。

6.根据权利要求5所述的漂浮式风电叶片模型气动设计方法，其特征在于，权重函数P包括权重函数一P₁和权重函数二P₂，

所述权重函数一为在原型机组的最优叶尖速比工况和平台运动下所对应的相对叶尖速比波动区间内，经过最优叶尖速比映射后的模型机组推力系数与原型机组的推力系数之差的绝对值，

所述权重函数二为在模型最优叶尖速比附近，功率系数的平均值与贝兹理论极限值0.593之差，然后乘以考虑两个权重函数归一化后的权重系数。

7.一种漂浮式风电叶片模型，其特征在于，所述模型的设计方法如权利要求1-6任一项所述的漂浮式风电叶片模型气动设计方法。