[发明专利]一种基于气弹模型的风力机柔性叶片预弯预扭设计方法

权利要求书

1.一种基于气弹模型的风力机柔性叶片预弯预扭设计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1：给定叶片的目标气动外形和风力机基本参数：

所述目标气动外形包括扭角分布和弯掠形状下标i＝1,2,…；

S2：建立风力机叶片气动弹性时域模型，采用非线性几何精确梁理论和带自由尾迹的升力面方法，建立所述叶片的弯、掠三维形状效应的气弹模型，以实现在额定风速、所述叶片的气动外形、结构材料属性以及所述风力机运行参数的条件下，计算得到所述叶片的数据，包括结构弹性响应和气动载荷变化；

S3：计算原始所述叶片的气弹变形：基于步骤S2中建立的所述风力机叶片气动弹性时域模型，计算得到尚未作预弯扭处理的原始所述叶片在设计点处的初始稳态气弹变形，作为后续迭代过程的初始化数据，所述初始稳态气弹变形包括弯曲变形和扭转变形

S4：预估所述叶片的预弯和预扭形状：根据第k-1次所述叶片的所述弯曲变形和所述扭转变形下标k＝1,2,…，计算出第k次迭代中所述叶片的所述扭角分布和所述弯掠形状

S5：计算预弯和预扭后所述叶片的气弹变形并判断是否收敛；基于步骤S2中建立的所述风力机叶片气动弹性时域模型，计算步骤S4中经过预弯和预扭处理后所述叶片在设计点处的最终稳态气弹变形，包括所述弯曲变形和所述扭转变形对比变形后的所述叶片与设计目标在气动外形上的差异，按照下式计算迭代残差，判断所述叶片经过变形后的气动外形是否达到设计目标；

若差异量Δu和Δθ均小于规定量，则预弯预扭迭代设计过程结束，否则重复步骤S4和步骤S5直至迭代收敛，最后得到所述叶片的所述扭角分布和所述弯掠形状

2.按照权利要求1所述的基于气弹模型的风力机柔性叶片预弯预扭设计方法，其特征在于，步骤S4中，根据第k-1次所述叶片的所述弯曲变形和所述扭转变形下标k＝1,2,…，计算出第k次迭代中所述叶片的所述扭角分布和所述弯掠形状是指：按照下式给出第k次迭代中所述叶片的所述扭角分布和所述弯掠形状

式中ω为松弛因子，其取值范围为(0～1]。