風(fēng)力機(jī)翼型及葉片優(yōu)化設(shè)計理論（英文版）

Preface

1 Introduction

2 Aerodynamic characteristics of wind turbine airfoils

3 Integrated expressions of wind turbine airfoils

4 Theory of parametric optimization for wind turbine airfoils

5 Experiments on the wind turbine airfoil and data analysis

6 Aerodynamics of wind turbine rotors and tip-loss corrections

7 Integrated representations for wind turbine blade shapes twist variations

8 Shape optimization of wind turbine blades

9 Structural optimization of composite wind turbine blades

10 Analysis of the aeroelastic coupling of wind turbine blades

11 Aeroelastic stability analysis of two-dimensional airfoil sections for wind turbine blades

References 2100433B

《風(fēng)力機(jī)翼型及葉片優(yōu)化設(shè)計理論/綠色能源科學(xué)與技術(shù)叢書·卷三》介紹了風(fēng)力機(jī)專用翼型、葉片氣動外形及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論與方法，主要包括五部分內(nèi)容：風(fēng)力機(jī)專用翼型族的設(shè)計理論與方法，新翼型族的風(fēng)洞試驗，葉片氣動外形設(shè)計與優(yōu)化，復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)新型葉片結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以及葉片二元翼段氣動彈性穩(wěn)定性分析。除了闡述風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計相關(guān)基本概念和基本理論外，書中重點(diǎn)介紹了目前風(fēng)力機(jī)專用翼型設(shè)計中先進(jìn)的理念與方法、葉片氣動性能優(yōu)化設(shè)計方法以及氣動載荷條件下的復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，并給出了結(jié)果評價。

《風(fēng)力機(jī)翼型及葉片優(yōu)化設(shè)計理論/綠色能源科學(xué)與技術(shù)叢書·卷三》可作為高等院校風(fēng)電相關(guān)專業(yè)的研究生以及風(fēng)電相關(guān)行業(yè)科研院所的工作人員的參考書，也可供機(jī)械工業(yè)部門和其他工業(yè)部門氣動與結(jié)構(gòu)設(shè)計人員參考。

本書是作者及其研究團(tuán)隊在多個國家和省部級以及橫向項目基礎(chǔ)上的研究成果的總結(jié)，主要內(nèi)容以風(fēng)力機(jī)翼型及葉片空氣動力學(xué)理論為基礎(chǔ)，開創(chuàng)性地引入保角變換理論，結(jié)合泛函分析方法，提出了一系列風(fēng)力機(jī)翼型參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計方法，并設(shè)計出了相對厚度在12%~40%的翼型系列；對風(fēng)力機(jī)新型翼型進(jìn)行了模型試制及風(fēng)洞實驗對比分析，驗證了新設(shè)計的翼型具有較好的氣動性能等。

前言

第1章緒論

1.1引言

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.2.1風(fēng)力機(jī)翼型設(shè)計理論研究

1.2.2風(fēng)力機(jī)葉片氣動外形設(shè)計理論研究

1.2.3復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計理論研究

1.2.4風(fēng)力機(jī)葉片氣動彈性理論研究

第2章風(fēng)力機(jī)翼型空氣動力特性

2.1概述

2.2風(fēng)力機(jī)翼型基本理論

2.2.1翼型幾何參數(shù)

2.2.2雷諾數(shù)

2.2.3馬赫數(shù)

2.2.4邊界層

2.2.5任意翼型位流求解法

2.3翼型空氣動力特性

2.3.1翼面壓力系數(shù)

2.3.2升力系數(shù)

2.3.3阻力系數(shù)

2.3.4俯仰力矩系數(shù)

2.4翼型的失速

2.5翼型表面粗糙度

2.6翼型幾何參數(shù)對翼型氣動特性的影響

2.6.1翼型前緣半徑的影響

2.6.2最大相對厚度及其位置的影響

2.6.3最大彎度及其位置的影響

2.7雷諾數(shù)對翼型氣動特性的影響

2.8翼型氣動性能預(yù)測方法

2.8.1XFOIL及RFOIL介紹

2.8.2翼型氣動性能計算分析

2.9本章小結(jié)

第3章風(fēng)力機(jī)翼型型線集成理論

3.1引言

3.2翼型變換理論

3.2.1保角變換

3.2.2儒可夫斯基翼型變換

3.2.3西奧道生法

3.3通用翼型的集成表達(dá)理論

3.3.1三角函數(shù)表征翼型形狀函數(shù)

3.3.2泰勒級數(shù)表征翼型形狀函數(shù)

3.4集成典型型線分析

3.4.1Ⅰ型型線

3.4.2Ⅱ型型線

3.4.3Ⅲ型型線

3.5翼型集成型線通用性

3.5.1一階擬合

3.5.2二階擬合

3.5.3三階擬合

3.6形狀函數(shù)控制方程

3.6.1翼型尖后緣特性

3.6.2橫坐標(biāo)偏置特性

3.6.3縱坐標(biāo)偏置特性

3.6.4設(shè)計空間

3.7翼型參數(shù)化集成收斂性

3.7.1幾何收斂特性

3.7.2氣動收斂特性

3.8本章小結(jié)

第4章風(fēng)力機(jī)翼型型線參數(shù)優(yōu)化設(shè)計理論

4.1引言

4.2風(fēng)力機(jī)翼型設(shè)計要求

4.2.1結(jié)構(gòu)和幾何兼容性

4.2.2最大升力系數(shù)對前緣粗糙度不敏感性

4.2.3設(shè)計升力系數(shù)

4.2.4最大升力系數(shù)及深失速特性

4.2.5低噪聲

4.3風(fēng)力機(jī)翼型單目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計

4.3.1優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)函數(shù)

4.3.2優(yōu)化設(shè)計變量

4.3.3優(yōu)化設(shè)計約束條件

4.3.4MATLAB及其優(yōu)化設(shè)計方法

4.3.5優(yōu)化設(shè)計結(jié)果

4.3.6優(yōu)化翼型的粗糙敏感度

4.3.7優(yōu)化翼型性能的比較分析

4.4風(fēng)力機(jī)翼型多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計

4.4.1設(shè)計變量

4.4.2目標(biāo)函數(shù)

4.4.3約束條件

4.4.4多目標(biāo)遺傳算法思路

4.4.5WT高性能風(fēng)力機(jī)翼型

4.4.6WTH高升阻比翼型

4.4.7WTI低敏感性翼型

4.5中等厚度風(fēng)力機(jī)專用翼型設(shè)計

4.5.1中等厚度翼型幾何特性

4.5.2中等厚度翼型氣動特性

4.5.3中等厚度新翼型設(shè)計

4.5.4雷諾數(shù)、紊流條件及三維旋轉(zhuǎn)效應(yīng)影響

4.6基于噪聲的風(fēng)力機(jī)翼型設(shè)計

4.6.1風(fēng)力機(jī)氣動噪聲理論

4.6.2噪聲的度量

4.6.3翼型噪聲計算模型

4.6.4噪聲計算對比分析

4.6.5翼型幾何參數(shù)對翼型噪聲的影響

4.6.6高效噪比風(fēng)力機(jī)翼型設(shè)計

4.7基于二維風(fēng)能利用系數(shù)的翼型設(shè)計

4.7.1翼型族優(yōu)化模型

4.7.2計算工況及流程

4.7.3CQU—DTU—B翼型族

4.7.4翼型尾緣對翼型性能的影響

4.8基于曲率光滑連續(xù)性的風(fēng)力機(jī)翼型改進(jìn)設(shè)計

4.8.1翼型形函數(shù)表面曲率連續(xù)性

4.8.2翼型型線光滑連續(xù)性

4.8.3翼型改進(jìn)與優(yōu)化

4.8.4優(yōu)化結(jié)果

4.9高性能風(fēng)力機(jī)翼型族的設(shè)計

4.9.1薄翼型族優(yōu)化結(jié)果及對比分析

4.9.2中等厚度及大厚度翼型設(shè)計新方法

4.9.3較厚翼型優(yōu)化模型的建立

4.9.4優(yōu)化結(jié)果及性能對比分析

4.10本章小結(jié)

第5章新型風(fēng)力機(jī)翼型模型試制及風(fēng)洞試驗分析

5.1引言

5.2翼型模型設(shè)計與制作

5.3試驗裝置、方法及數(shù)據(jù)處理

5.3.1風(fēng)洞

5.3.2模型安裝

5.3.3測試儀器

5.3.4試驗內(nèi)容及數(shù)據(jù)處理

5.4試驗結(jié)果

5.4.1自由轉(zhuǎn)捩工況

5.4.2固定轉(zhuǎn)捩工況

5.4.3試驗結(jié)果與理論計算對比分析

5.4.4不同翼型風(fēng)洞試驗結(jié)果對比

5.5本章小結(jié)

第6章風(fēng)力機(jī)空氣動力學(xué)以及風(fēng)輪葉尖修正理論

6.1引言

6.2風(fēng)力機(jī)葉片空氣動力學(xué)

6.2.1動量理論

6.2.2葉素理論

6.2.3葉素動量理論

6.3風(fēng)輪葉尖損失修正模型

6.3.1 Glauert修正模型

6.3.2 Wilson和Lissaman修正模型

6.3.3deVries修正模型

6.3.4Shen修正模型

6.4基于Shen葉尖損失修正模型的風(fēng)輪空氣動力學(xué)模型

6.5實驗驗證

6.6本章小結(jié)

……

第7章風(fēng)力機(jī)葉片三維曲面形狀集成表達(dá)

第8章風(fēng)力機(jī)葉片的形狀優(yōu)化設(shè)計

第9章復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)新型葉片結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

第10章風(fēng)力機(jī)葉片氣動彈性耦合分析

第11章風(fēng)力機(jī)葉片二元翼段氣動彈性穩(wěn)定性分析

參考文獻(xiàn)