[发明专利]一种基于粘性剪切消耗的风力机叶片设计方法及存储介质

权利要求书

1.一种基于粘性剪切消耗的风力机叶片设计方法，其特征在于，包括：

获取风力机叶片外形尺寸，基于所述风力机叶片外形尺寸构建风力机叶片流场；

基于所述风力机叶片流场，构建粘性剪切耗散模型；

利用所述粘性剪切耗散模型，计算时均速度能量耗散，速度脉动湍流耗散和壁面摩擦的能量耗散；

基于所述时均速度能量耗散、所述速度脉动湍流耗散和所述壁面摩擦的能量耗散，计算得总粘性剪切耗散；

基于所述总粘性剪切耗散，构建粘性耗散分布图，基于所述粘性耗散分布图对所述风力机叶片形状进行优化，得到风力机叶片优化尺寸数据。

2.如权利要求1所述的基于粘性剪切消耗的风力机叶片设计方法，其特征在于，所述构建粘性剪切耗散模型计算公式为：

ΔS＝∫_Vs_vadV+∫_VS_vfdV+∫_AS_v,walldA

其中，∫_VS_vadV为时均速度能量耗散，∫_VS_vfdV为速度脉动湍流耗散，∫_AS_v,walldA为壁面摩擦的能量耗散，ΔS为总熵产。

3.如权利要求2所述的基于粘性剪切消耗的风力机叶片设计方法，其特征在于，所述时均速度能量耗散计算公式为：

其中，S_va为时均速度能量耗散，T为温度，μ_mix为动力粘度系数，分别代表直角坐标系下x，y，z三个方向的时均速度。

4.如权利要求2所述的基于粘性剪切消耗的风力机叶片设计方法，其特征在于，所述速度脉动湍流耗散计算公式为：

其中，S_vf为速度脉动湍流耗散，ε为湍流耗散率。

5.如权利要求1所述的基于粘性剪切消耗的风力机叶片设计方法，其特征在于，所述壁面摩擦的能量耗散计算公式为：

其中，S_v.wall为壁面摩擦的能量耗散，τ_wall为壁面剪切应力，u_wall为近壁面的时均速度。

6.如权利要求1所述的基于粘性剪切消耗的风力机叶片设计方法，其特征在于，所述基于所述粘性耗散分布图对所述风力机叶片形状进行优化，得到风力机叶片优化尺寸数据包括：

基于热力学第二定律，通过粘性剪切耗散分析方法，得到能量耗散的具体位置和大小，利用所述粘性耗散分布图，进行粘性剪切分析，基于叶片不同位置附近的粘性剪切耗散值，对所述粘性剪切耗散值高于正常值得位置进行优化处理，得到风力机叶片优化尺寸数据。

7.如权利要求1所述的基于粘性剪切消耗的风力机叶片设计方法，其特征在于，所述获取风力机叶片外形尺寸，基于所述风力机叶片外形尺寸构建风力机叶片流场包括：

获取风力机叶片外形尺寸，并基于所述风力机叶片外形尺寸建立固定计算域；

基于所述固定计算域确立转动计算域；

利用四面体网格和六面体网格为主结构网格和非结构网格，构建计算网格；

基于所述固定计算域、所述转动计算域和所述计算网格构建风力机叶片流场。