针对伞形风力机输出特性方面的不足,结合伞形风力机结构的特点,提出收缩角影响因子,并以片条理论为基础构建数学模型,利用MATLAB软件在全年风速为8m/s的风场下以年发电量最大为优化目标,对伞形风力机叶片的弦长、扭角参数进行全局优化。为保证功率计算的准确性,通过CFD的大涡模拟进行功率计算,并将优化结果与原叶片进行比较。结果表明该方法设计的叶片具有良好的输出特性,在低风速区优化效果显著。在年发电量上优势明显,较原叶片年发电量增加13%。

燃气轮机作为天然气集中式发电、分布式发电以及基于天然气的多能互补系统的核心动力设备,其对于能源电力行业有着重要意义。压气机作为燃气轮机的三大主要部件之一,其性能和可靠性直接决定燃气轮机能否安全高效运行。从气动设计体系和叶片设计技术两方面对压气机气动设计技术的进展和现状进行综述研究。在气动设计体系方面,已经从基于二维通流设计的准三维设计体系发展到目前三维计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术与通流相结合的三维气动设计体系。在叶片设计方面,从传统的系列叶型和二维叶型优化发展到了全三维叶片和端壁造型技术。研究还指出,各三维设计元素对多级压气机内部三维流场的影响是非线性的,压气机三维优化设计应当考虑全局,通过迭代过程获得各三维设计元素的最佳组合,从而提高压气机的效率和裕度。

针对变矩器常用的基于等倾角射影定理的叶片厚度设计方法(简称为等倾角射影法)带来的叶片三维形态连续性差,以及变矩器效率和能容低下问题,提出符合美国国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics,NACA)翼型特征的液力变矩器叶片厚度设计方法。通过定义NACA翼型函数的分段约束,使其符合液力变矩器的流固耦合要求,实现变矩器翼型函数系数的确定。根据翼型函数及直纹曲面规则分别得出叶片厚度值与法向加厚方向,从而得出液力变矩器叶片厚度矢量,实现叶片厚度的设计(简称法向加厚法)。以某型号双涡轮液力变矩器为参照对象,分别利用本方法与等倾角射影法建立模型,对比CFD仿真结果与台架试验结果可知,利用该方法有效地减少了叶片设计参数,设计出的水滴状叶片能够提高变矩器的效率,实现叶片的自动化设计。