本書是作者及其研究團隊在多個國家和省部級以及橫向項目基礎上的研究成果的總結，主要內容以風力機翼型及葉片空氣動力學理論為基礎，開創性地引入保角變換理論，結合泛函分析方法，提出了一系列風力機翼型參數化最佳化設計方法，並設計出了相對厚度在12%~40%的翼型系列；對風力機新型翼型進行了模型試製及風洞實驗對比分析，驗證了新設計的翼型具有較好的氣動性能等。
基本介紹
- 書名：風力機翼型及葉片最佳化設計理論
- 類型：科技
- 出版日期：2013年11月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：703039108X
- 作者：陳進 汪泉
- 出版社：科學出版社
- 頁數：354頁
- 開本：5
- 品牌：科學出版社
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
基本介紹
內容簡介
《風力機翼型及葉片最佳化設計理論》由科學出版社出版。
作者簡介
陳進，男，1956年5月生，工學博士，教授，重慶大學機械設計及理論專業博士生導師，建設部有突出貢獻的中青年專家，中國能源學會理事，中國工程機械學會理事。1 990年在斯洛維尼亞盧布爾雅那大學(universityofLiubljana)獲博士學位。1 996年、2005年和2010年分別在德國亞琛工業大學、美國邁阿密大學和丹麥技術大學做高級訪問學者。
長期從事機械最佳化設計和流體力學領域的教學和科研工作。主要研究方向為機械最佳化設計和可再生能源裝備設計理論。
先後承擔國家“九五”攻關項目2項、863計畫項目2項、國家自然科學基金項目3項。獲國家發明專利9項，公開國際發明專利2項。獲省部級科技進步獎3項、教學成果獎1項。獲國際埃尼獎(Eni Award 2014)提名。在風力機翼型和葉片設計方面的研究成果發表在Wind Energy、Renewable Energy、Joutnal of Fluids andStructures、Materials&Design、《機械工程學報》、《太陽能學報》和《空氣動力學學報》等國內外著名期刊上，並被scI、EI收錄30餘篇。
長期從事機械最佳化設計和流體力學領域的教學和科研工作。主要研究方向為機械最佳化設計和可再生能源裝備設計理論。
先後承擔國家“九五”攻關項目2項、863計畫項目2項、國家自然科學基金項目3項。獲國家發明專利9項，公開國際發明專利2項。獲省部級科技進步獎3項、教學成果獎1項。獲國際埃尼獎(Eni Award 2014)提名。在風力機翼型和葉片設計方面的研究成果發表在Wind Energy、Renewable Energy、Joutnal of Fluids andStructures、Materials&Design、《機械工程學報》、《太陽能學報》和《空氣動力學學報》等國內外著名期刊上，並被scI、EI收錄30餘篇。
圖書目錄
前言
第1章緒論
1.1引言
1.2國內外研究現狀
1.2.1風力機翼型設計理論研究
1.2.2風力機葉片氣動外形設計理論研究
1.2.3複合材料風力機葉片結構設計理論研究
1.2.4風力機葉片氣動彈性理論研究
第2章風力機翼型空氣動力特性
2.1概述
2.2風力機翼型基本理論
2.2.1翼型幾何參數
2.2.2雷諾數
2.2.3馬赫數
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翼面壓力係數
2.3.2升力係數
2.3.3阻力係數
2.3.4俯仰力矩係數
2.4翼型的失速
2.5翼型表面粗糙度
2.6翼型幾何參數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雷諾數對翼型氣動特性的影響
2.8翼型氣動性能預測方法
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
第3章風力機翼型型線集成理論
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理論
3.3.1三角函式表征翼型形狀函式
3.3.2泰勒級數表征翼型形狀函式
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形狀函式控制方程
3.6.1翼型尖後緣特性
3.6.2橫坐標偏置特性
3.6.3縱坐標偏置特性
3.6.4設計空間
3.7翼型參數化集成收斂性
3.7.1幾何收斂特性
3.7.2氣動收斂特性
3.8本章小結
第4章風力機翼型型線參數最佳化設計理論
4.1引言
4.2風力機翼型設計要求
4.2.1結構和幾何兼容性
4.2.2最大升力係數對前緣粗糙度不敏感性
4.2.3設計升力係數
4.2.4最大升力係數及深失速特性
4.2.5低噪聲
4.3風力機翼型單目標最佳化設計
4.3.1最佳化設計目標函式
4.3.2最佳化設計變數
4.3.3最佳化設計約束條件
4.3.4MATLAB及其最佳化設計方法
4.3.5最佳化設計結果
4.3.6最佳化翼型的粗糙敏感度
4.3.7最佳化翼型性能的比較分析
4.4風力機翼型多目標最佳化設計
4.4.1設計變數
4.4.2目標函式
4.4.3約束條件
4.4.4多目標遺傳算法思路
4.4.5WT高性能風力機翼型
4.4.6WTH高升阻比翼型
4.4.7WTI低敏感性翼型
4.5中等厚度風力機專用翼型設計
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中等厚度新翼型設計
4.5.4雷諾數、紊流條件及三維旋轉效應影響
4.6基於噪聲的風力機翼型設計
4.6.1風力機氣動噪聲理論
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翼型幾何參數對翼型噪聲的影響
4.6.6高效噪比風力機翼型設計
4.7基於二維風能利用係數的翼型設計
4.7.1翼型族最佳化模型
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基於曲率光滑連續性的風力機翼型改進設計
4.8.1翼型形函式表面曲率連續性
4.8.2翼型型線光滑連續性
4.8.3翼型改進與最佳化
4.8.4最佳化結果
4.9高性能風力機翼型族的設計
4.9.1薄翼型族最佳化結果及對比分析
4.9.2中等厚度及大厚度翼型設計新方法
4.9.3較厚翼型最佳化模型的建立
4.9.4最佳化結果及性能對比分析
4.10本章小結
第5章新型風力機翼型模型試製及風洞試驗分析
5.1引言
5.2翼型模型設計與製作
5.3試驗裝置、方法及數據處理
5.3.1風洞
5.3.2模型安裝
5.3.3測試儀器
5.3.4試驗內容及數據處理
5.4試驗結果
5.4.1自由轉捩工況
5.4.2固定轉捩工況
5.4.3試驗結果與理論計算對比分析
5.4.4不同翼型風洞試驗結果對比
5.5本章小結
第6章風力機空氣動力學以及風輪葉尖修正理論
6.1引言
6.2風力機葉片空氣動力學
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基於Shen葉尖損失修正模型的風輪空氣動力學模型
6.5實驗驗證
6.6本章小結
……
第7章風力機葉片三維曲面形狀集成表達
第8章風力機葉片的形狀最佳化設計
第9章複合材料風力機新型葉片結構最佳化設計
第10章風力機葉片氣動彈性耦合分析
第11章風力機葉片二元翼段氣動彈性穩定性分析
參考文獻
第1章緒論
1.1引言
1.2國內外研究現狀
1.2.1風力機翼型設計理論研究
1.2.2風力機葉片氣動外形設計理論研究
1.2.3複合材料風力機葉片結構設計理論研究
1.2.4風力機葉片氣動彈性理論研究
第2章風力機翼型空氣動力特性
2.1概述
2.2風力機翼型基本理論
2.2.1翼型幾何參數
2.2.2雷諾數
2.2.3馬赫數
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翼面壓力係數
2.3.2升力係數
2.3.3阻力係數
2.3.4俯仰力矩係數
2.4翼型的失速
2.5翼型表面粗糙度
2.6翼型幾何參數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雷諾數對翼型氣動特性的影響
2.8翼型氣動性能預測方法
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
第3章風力機翼型型線集成理論
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理論
3.3.1三角函式表征翼型形狀函式
3.3.2泰勒級數表征翼型形狀函式
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形狀函式控制方程
3.6.1翼型尖後緣特性
3.6.2橫坐標偏置特性
3.6.3縱坐標偏置特性
3.6.4設計空間
3.7翼型參數化集成收斂性
3.7.1幾何收斂特性
3.7.2氣動收斂特性
3.8本章小結
第4章風力機翼型型線參數最佳化設計理論
4.1引言
4.2風力機翼型設計要求
4.2.1結構和幾何兼容性
4.2.2最大升力係數對前緣粗糙度不敏感性
4.2.3設計升力係數
4.2.4最大升力係數及深失速特性
4.2.5低噪聲
4.3風力機翼型單目標最佳化設計
4.3.1最佳化設計目標函式
4.3.2最佳化設計變數
4.3.3最佳化設計約束條件
4.3.4MATLAB及其最佳化設計方法
4.3.5最佳化設計結果
4.3.6最佳化翼型的粗糙敏感度
4.3.7最佳化翼型性能的比較分析
4.4風力機翼型多目標最佳化設計
4.4.1設計變數
4.4.2目標函式
4.4.3約束條件
4.4.4多目標遺傳算法思路
4.4.5WT高性能風力機翼型
4.4.6WTH高升阻比翼型
4.4.7WTI低敏感性翼型
4.5中等厚度風力機專用翼型設計
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中等厚度新翼型設計
4.5.4雷諾數、紊流條件及三維旋轉效應影響
4.6基於噪聲的風力機翼型設計
4.6.1風力機氣動噪聲理論
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翼型幾何參數對翼型噪聲的影響
4.6.6高效噪比風力機翼型設計
4.7基於二維風能利用係數的翼型設計
4.7.1翼型族最佳化模型
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基於曲率光滑連續性的風力機翼型改進設計
4.8.1翼型形函式表面曲率連續性
4.8.2翼型型線光滑連續性
4.8.3翼型改進與最佳化
4.8.4最佳化結果
4.9高性能風力機翼型族的設計
4.9.1薄翼型族最佳化結果及對比分析
4.9.2中等厚度及大厚度翼型設計新方法
4.9.3較厚翼型最佳化模型的建立
4.9.4最佳化結果及性能對比分析
4.10本章小結
第5章新型風力機翼型模型試製及風洞試驗分析
5.1引言
5.2翼型模型設計與製作
5.3試驗裝置、方法及數據處理
5.3.1風洞
5.3.2模型安裝
5.3.3測試儀器
5.3.4試驗內容及數據處理
5.4試驗結果
5.4.1自由轉捩工況
5.4.2固定轉捩工況
5.4.3試驗結果與理論計算對比分析
5.4.4不同翼型風洞試驗結果對比
5.5本章小結
第6章風力機空氣動力學以及風輪葉尖修正理論
6.1引言
6.2風力機葉片空氣動力學
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基於Shen葉尖損失修正模型的風輪空氣動力學模型
6.5實驗驗證
6.6本章小結
……
第7章風力機葉片三維曲面形狀集成表達
第8章風力機葉片的形狀最佳化設計
第9章複合材料風力機新型葉片結構最佳化設計
第10章風力機葉片氣動彈性耦合分析
第11章風力機葉片二元翼段氣動彈性穩定性分析
參考文獻
