翼型集成与B样条结合的中等厚度翼型设计方法

专利类型：发明专利 

语 言：中文 

申 请 号：CN201310049824.3 

申 请 日：20130111 

发 明 人：陈进汪泉庞晓平 

申 请 人：重庆大学 

申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号 

公 开 日：20151202 

公 开 号：CN103136422B 

代 理 人：赵荣之 

代理机构：北京同恒源知识产权代理有限公司 11275 

摘　　要：翼型集成与B样条结合的中等厚度翼型设计方法，1）翼型型线由翼型集成公式和B样条曲线公式表达；2）设计变量；3）设计目标函数；4）设计约束条件；5）通过计算机采用智能算法对翼型进行优化设计。本发明可以更有效地控制翼型型线，尤其是翼型尾缘部分，有利于翼型气动性能的提高；设计出来的翼型具有更高的升力系数，从而可以降低叶片的弦长，减少叶片表面所受的载荷；具有更高的升阻比，从而可以提高风轮功率，并且粗糙度敏感性较低。 

主 权 项：翼型集成与B样条结合的中等厚度翼型设计方法，其特征在于，具体步骤如下：1)翼型型线由翼型集成公式和B样条曲线公式表达翼型的上翼型和下翼面距前缘0.5c处，即0.5倍弦长处，采用翼型集成曲线；翼型集成公式为：$\left\{\begin{array}{c}x=(r+a^2/r)cos\theta \\ y=(r-a^2/r)sin\theta \end{array}\right.$式中，x为翼型横坐标，y为翼型纵坐标；r为翼型在平面ζ中的矢径，θ为幅角，a为1/4翼型弦长，a₁...a_k表示系数，b₁...b_k表示系数；翼型下翼面距后缘0.5c处采用B样条曲线通过控制点对翼型型线进行控制；且采用三次B样条曲线矩阵形式来表示下翼面后缘坐标：$P_{0,3}\left(t\right)=\frac{1}{6}\left[\begin{array}{cccc}1& t& t^2& t^3\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& 4& 1& 0\\ -3& 0& 3& 0\\ 3& -6& 3& 0\\ -1& 3& -3& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{P}_0\\ P_1\\ P_2\\ P_3\end{array}\right],t\in [0,1]$式中，P₀，P₁，P₂，P₃为4个控制点，t为B样条曲线的横坐标；其中P₀和P₃为B样条曲线的首尾两点，P₁和P₂为未知控制点；为了使翼型集成理论方法与B样条方法在结合点处0.5c附近，能够表现出光滑连续的特性，使三次B样条曲线控制点P_0,3(t)经过给定的2个点，其中P_0，3(0)经过翼型集成理论中最后一个坐标点，即翼型下翼面0.5c处，P_0,3(1)经过固定点(1,0)；2)设计变量取翼型控制方程函数的第1到第8项系数及B样条控制参数P₁和P₂作为优化设计的变量，确定设计变量为：X＝(a₁,b₁,a₂,b₂,a₃,b₃,a₄,b₄,P₁,P₂)；3)设计目标函数在相应雷诺数Re和马赫数Ma翼型运行工况下，在光滑与粗糙度工况下，设计翼型在攻角α的升阻比最大作为目标函数：f(x)＝max(μ1·c_l/c_d+μ2·c′_l/c'_d)式中，μ₁，μ₂为运行工况在光滑与粗糙条件下的权值系数，μ₁，μ₂∈[01]，且μ₁+μ₂＝1；c_l/c_d，c′_l/c'_d分别为翼型在光滑和粗糙状况下的升阻比；c_l,c_d为光滑条件下翼型升力系数和阻力系数；c′_l,c′_d为粗糙条件下翼型升力系数和阻力系数；4)根据翼型设计需要，设计约束条件4?1)设计变量边界约束条件：X_min≤X≤X_max；4?2)设计翼型最大厚度弦向位置L_max的约束条件；4?3)设计0.1倍弦长位置处的前缘半径t|_x＝0.1的约束条件；5)通过计算机采用智能算法对翼型进行优化设计；智能算法的输入包括：步骤3)中的目标函数f(x)、步骤4)中的约束条件X、L_max、t|_x＝0.1和智能算法的演算参数；智能算法的输出为设计的翼型型线。 

关 键 词： 

法律状态：授权 

IPC专利分类号：G06F17/50(2006.01)I