基于曲面泛函及多学科耦合的风力机叶片设计理论研究

研究以动量理论、叶素理论、动量-叶素理论和涡流理论为工作原理的风力机叶片翼型的廓线理论。利用泛函分析方法，研究复杂三维曲面的泛函表达方法，在集成现有各种翼型廓线数学模型的基础上，建立统一的叶片翼型三维廓线的广义泛函方程，用该广义泛函方程表征任意可能的叶片翼型廓线。研究空气动力特性、叶片结构特性、风机功率特性等多学科作用于叶片的耦合机理及其对风力机叶片翼型廓线的要求和影响，建立基于广义叶片翼型廓线泛函的多学科风力机叶片协同优化数学模型，对叶片翼型廓线进行形状优化，形成风力机叶片翼型廓线自主设计的新理论和新方法，设计出具有多学科集成优势的新型风力机叶片翼型廓线，并通过风洞试验进行测试和验证。本研究打破了传统的叶片翼型设计思想，对叶轮式流体机械设计理论的发展具有重要的理论意义，新的叶片翼型廓线设计理论对提高风力机叶片翼型设计水平与设计能力，提高我国风力机装备制造业自主研发能力具有非常重大的意义。