Matlab优化工具在通用风力机翼型型线设计中的应用

本文重点介绍了，Matlab优化工具在通用风力机翼型型线设计中的应用情况。并进行了设计实例分析
第28卷第4期 机械设计 Vol 28 No 4 2011年4月 JOURNAL OF MACHINE DESIGN Apr.2011 种有效的动压气体径向轴承承载力数值解法 张海军,沈剑英,杨琴 (嘉兴学院机电工程学院,浙江嘉兴314001) 摘要:考虑动压气体径向轴承中气膜压力变化小的特点,对润滑 Reynolds方程的非线性项进行适当近似,得到线性 Reymolds方程。利用有限差分法求解该近似 Reynolds方程,得到动压气体径向轴承的压力分布,分析气体径向轴承性 能,计算得出轴承承栽力的大小,并与文献中的实验数据进行比较。与直接数值解相比,该数值解计算结果与实验数据 吻合较好。 关键词:动压气体径向轴承; Reynolds方程;非线性;有服差分法; 中图分类号:TH17.2文獻标识码:A文章编号:1001-2354(2011)04-002-04 气体轴承利用润滑膜中的气体压力来实现承载作为两类3:解析数值解和直接数值解。解析数值解方 用的。由于所用润滑介质一般为空气,因此气体轴承法,即对非线性 Reynolds方程进行一些近似,求得近似 具有摩擦损耗少、速度高、精度高和污染少等特点1。解析解表达式,然后用数值方法求解;直接数值解方法 20世纪60~70年代国内外进行气体轴承研究较多,则是对非线性 Reynolds方程直接进行数值近似求解。 近年来随着MEMS微动力涡轮研究的兴起,气体轴承 Raimondi利用有限差分法分析了有限长动压气体径 的研究又开始受到重视2]。 向轴承性能。Peks和 Breuer5采用伪谱法来求解 Reynolds方程是分析动压气体径向轴承性能的基 Reynolds方程。戚社苗。等通过数学变换,将动压气 本方程,由于气体的可压缩性使 Reynolds方程呈现非体润滑 Reynolds方程变换成标准的椭圆型偏微分方程 线性,一般难以求得解析解,因此采用数值方法研究气形式,以 Matlab pde( partial differential equation)工具 体径向轴承性能是一种有效途径。数值解方法可以分箱为求解器,实现 Reynolds方程的计算。 如·.·············分··心···分·····如·心如·鲁心·心心普·心···心·必·心·心·心·心·心·心鲁● [2 Fuglsang P, Bak C, Gaunaa M, et al. Design and verifica Application Matlab optimization tool in general profiles tion of the Risg- Bl airfoil family for wind turbine[ J]. Jour- design for wind turbine airfoils nal of Solar Energy Engineering, 2004, 126: 1002-1010 WANG Xu-dong WANG Li-cun [3] Timmer W A, Van Rooi A. Summary of the delft universi Engineering Research Centre for Waste Oil Recovery Tech- ty wind turbine dedicated airfoils[ J]. Jourmal of Solar En- nology and equipment, Ministry of Education, Chongqing Technol ergy Engineering, 2003, 125: 488-496 ogy and Business University, Chongqing 400067, China [4] Bjork A. Coordinates and calculations for the FFA-Wl-xxx Abstract: Based on the optimization algorithm and optimiza FFA-W2-xox and FFA-w3-xxx series of airfoils for horizon- tion tool in Matlab, the optimization mathematical model for the In- tal axis wind turbines[ R ] FFA TN, Stockholm, tegrated expression of general profile for wind turbine airfoils was Sweden, 1990 established. By taking the optimization design of the lift and drag [5]苏金明,张莲花,刘波等.MA们AB工具箱应用M]. ratio of wind turbine airfoils as the objective function, taking the co- 北京:电子工业出版社,2004. eficients of the general profile control equation as design variables 6]钱翼稷.空气动力学[M].北京:北京航空航天大学出 and taking the thickness and curve shape of the wind turbines air- 版社,2005 foils as the constraints, one airfoil with relative thickness of 18%is [7]王旭东,陈进, Wenzhong Shen,等.风力机叶片翼型型线 designed and the its performances are analyzed. The result has 集成设计理论研究[门].中国机械工程,2009,20(2): broadened the design way and method for wind turbine airfoils 211-213 Key words Matlab; wind turbine airfoil; general profile; op- [8] Drela M. XFOIL 6.8 User Primer[M]. MIT Aero astro, timization algorithm Fig 3 Tab0 Ref 8 Jixie Sheji"0298 咖收稿日期:2010-01-11;修订日期:2010-10-25 甚金项目:嘉兴市科技计划资助项目(2008AY2021) 作者简介:张海军(1976—),男,山东鱼台人,讲师,硕士,研究方向:气体轴承-转子动力学等。 Mat1ab优化工具在通用风力机翼型型线设计中的应用 旧 WANFANG DATA文献链接 作者: 王旭东,王立存, WANG Xu-dong, WANG LI-cun 作者单位: 重庆工商大学,废油资源化技术与装备教育部工程研究中心,重庆,400067 刊名: 机械设计 ISTIC PKU 英文刊名: JOURNAL OF MACHINE DESIGN 年,卷(期) 本文链接http://d.g.wanfangdata.comcn/periodiCaljxsj201104005.aspx