考虑可变俯仰角的垂直轴风力机翼型优化设计方法

作     者：印四华 朱成就 莫抒志 张明康 汪泉 陈戈 Yin Sihua;Zhu Chengjiu;Mo Shuzhi;Zhang Mingkang;Wang Quan;Chen Ce

作者机构：广东海洋大学机械与能源工程学院广东阳江529500 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院广东佛山528225 湖北工业大学机械工程学院湖北武汉430068 广东海洋大学机械工程学院广东湛江524088 

出 版 物：《可再生能源》 (Renewable Energy Resources)

年 卷 期：2025年第43卷第1期

页      面：54-60页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：广东海洋大学科研启动经费资助项目(360302022202) 湛江市科技计划项目(2024B01062) 国家自然科学基金面上项目(51975190) 

主　　题：垂直轴风力机 翼型 俯仰角 制动圆柱理论 功率系数 

摘      要：针对设计垂直轴风力机翼型时普遍将俯仰角(θ_(p))设定为固定值,导致不能很好地发挥翼型的气动性能的问题,文章首先提出了一种考虑可变θ_(p)的垂直轴风力机设计方法,并将其应用于翼型优化;然后,基于制动圆柱理论不断迭代计算其功率系数(C_p),以极大功率系数直接作为目标函数,利用遗传算法耦合RFOIL软件优化翼型廓线与θ_(p)分布;最后,优化得到垂直轴风力机新翼型VAWT250。与参考翼型AIR001相比,无论是光滑条件,还是粗糙条件,新翼型的气动性能具有明显提升,尤其是粗糙条件,其最大升力系数与升阻比分别提升了16.1%和17.1%;在粗糙条件下,考虑俯仰角时,风力机的最大C_(p)提高了6.81%。该结果对垂直轴风力机翼型的优化设计具有一定的指导意义。