【技术实现步骤摘要】
本申请属于风电叶片设计领域，尤其涉及一种风电叶片设计方法、装置、设备、介质及产品。
技术介绍
1、目前，在风电叶片工程设计中可以基于经典叶素动量理论(bem)的解析设计方法进行叶片设计，解析设计方法为逆向设计方法，主要包括：根据bem的最优风能转换效率(功率系数cp最优)假设，在特定的翼型选择及其展向分布下(相对厚度分布、升阻力系数分布)，计算得到某一设计叶尖速比工况下的叶片弦长与扭角分布，从而获得叶片气动布局特征。
2、但是，解析设计方法存在以下缺点：1)单工况设计(叶尖速比)，难以处理多工况问题；2)经验性设计：翼型厚度布局、升力分布、尖速比等设计变量的选择与调整严重依赖于设计者的经验，往往需要反复试错，难以取得全局设计空间下的最优解。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种风电叶片设计方法、装置、设备、介质及产品，能够处理多工况问题，以及能够取得全局设计空间下的最优解。
2、第一方面，本申请实施例提供一种风电叶片设计方法，包括：
3、获取输入的配置数据和多个设计变量各自对应的取值范围，配置数据包括风况数据、叶片适配的风电机组整机数据、叶片数据、模型相关数据以及翼型数据；
4、从多个设计变量各自对应的取值范围中选取设计变量的变量数值；
5、基于配置数据和选取的变量数值进行叶片外形解析，得到叶片的候选外形数据和性能数据；
6、以目标函数和约束条件，评估性能数据是否满足预设条件；
7、在不满足的情
8、在本申请的一些实施例中，多个设计变量包括设计尖速比以及多个不同的叶片展向位置处的设计升力系数、诱导剪裁因子、相对厚度，叶片的候选外形数据包括各个叶素段的扭角分布以及弦长分布，其中，诱导剪裁因子为叶素段的实际设计应用诱导因子与理论最优功率系数假设下的诱导因子的偏差百分比。
9、在本申请的一些实施例中，多个不同的叶片展向位置包括叶片展向分别在0％，15％，25％，35％，55％，85％，95％，100％处的位置。
10、在本申请的一些实施例中，多个不同的叶片展向位置处的设计升力系数的取值范围通过以下方式确定：
11、根据整个叶片的设计升力系数分布以及所需要离散的叶素单元数，按照预定的叶素离散准则生成相应叶素位置处的升力系数值。
12、在本申请的一些实施例中，基于配置数据和选取的变量数值进行叶片外形解析，得到叶片的候选外形数据和性能数据，包括：
13、根据配置数据和选取的变量数值生成叶片的各个叶素段翼型的气动数据表；
14、基于气动数据表进行解析，得到各个叶素段的扭角分布以及弦长分布；
15、整合所有叶素段的扭角分布以及弦长分布，得到叶片的候选外形数据；
16、根据叶片的候选外形数据对叶片进行性能分析，得到叶片的性能数据。
17、在本申请的一些实施例中，在整合所有叶素段的扭角分布以及弦长分布，得到叶片的候选外形数据之前，方法还包括：
18、对各个叶素段中的叶根段以及叶尖段的扭角分布、弦长分布进行简化处理，得到简化处理后的叶根段以及叶尖段的扭角分布、弦长分布，简化处理包括线性化的处理方式和非线性化的剪裁。
19、在本申请的一些实施例中，性能数据包括气动性能数据和几何特征数据，以目标函数和约束条件，评估性能数据是否满足预设条件，包括：
20、评估气动性能数据和几何特征数据是否满足第一预设条件；
21、在确定气动性能数据和几何特征数据满足第一预设条件的情况下，评估气动性能数据和几何特征数据是否第二预设条件。
22、在本申请的一些实施例中，气动性能数据包括功率系数、年发电量、叶根极限载荷以及气动特征中的至少一项，几何特征数据包括绝对厚度分布、叶片表面积、叶片展弦比以及风轮实度中的至少一项；
23、第一预设条件包括绝对厚度、失速裕度、功率系数以及叶根载荷中的至少一项满足预设约束值，失速裕度包括设计升力系数的失速裕度或设计攻角的失速裕度，第二预设条件包括以功率系数、年发电量、叶根极限载荷以及气动特征中的至少一项和绝对厚度分布、叶片表面积、叶片展弦比以及风轮实度中的至少一项为目标的多目标函数的函数值最大。
24、第二方面，本申请实施例提供一种风电叶片设计装置，包括：
25、获取模块，用于获取输入的配置数据和多个设计变量各自对应的取值范围，配置数据包括风况数据、叶片适配的风电机组整机数据、叶片数据、模型相关数据以及翼型数据；
26、选取模块，用于从多个设计变量各自对应的取值范围中选取设计变量的变量数值；
27、解析模块，用于基于配置数据和选取的变量数值进行叶片外形解析，得到叶片的候选外形数据和性能数据；
28、评估模块，用于以目标函数和约束条件，评估性能数据是否满足预设条件；
29、优化模块，用于在不满足的情况下，再次从多个设计变量各自对应的取值范围中选取设计变量的变量数值，并返回基于配置数据和选取的变量数值进行叶片外形解析，得到叶片的候选外形数据和性能数据，直至性能数据满足预设条件或迭代次数达到预设次数，将最后一次解析得到的候选外型数据确定为叶片的最终外型数据。
30、第三方面，本申请实施例提供一种风电叶片设计设备，设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；
31、处理器执行计算机程序指令时实现上述任一实施例的风电叶片设计方法。
32、第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现上述任一实施例的风电叶片设计方法。
33、第五方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，计算机程序产品中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备执行上述任一实施例的风电叶片设计方法。
34、根据本申请实施例提供的风电叶片设计方法、装置、设备、介质及产品，可以基于配置数据和多个设计变量对叶片外形进行解析，得到叶片的候选外形数据和性能数据，相比于现有技术的单工况设计，本申请的方案能够处理多工况问题，并且每个设计变量对应有各自的取值范围，通过不断迭代可以找到使得叶片的性能满足最优性能的变量取值，因此，能够取得全局设计空间下的最优解。
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1.一种风电叶片设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的风电叶片设计方法，其特征在于，所述多个设计变量包括设计尖速比以及多个不同的叶片展向位置处的设计升力系数、诱导剪裁因子、相对厚度，叶片的所述候选外形数据包括各个叶素段的扭角分布以及弦长分布，其中，所述诱导剪裁因子为叶素段的实际设计应用诱导因子与理论最优功率系数假设下的诱导因子的偏差百分比。
3.根据权利要求2所述的风电叶片设计方法，其特征在于，所述多个不同的叶片展向位置包括叶片展向分别在0％，15％，25％，35％，55％，85％，95％，100％处的位置。
4.根据权利要求3所述的风电叶片设计方法，其特征在于，所述多个不同的叶片展向位置处的设计升力系数的取值范围通过以下方式确定：
5.根据权利要求2所述的风电叶片设计方法，其特征在于，所述基于所述配置数据和选取的变量数值进行叶片外形解析，得到叶片的候选外形数据和性能数据，包括：
6.根据权利要求5所述的风电叶片设计方法，其特征在于，在所述整合所有叶素段的扭角分布以及弦长分布，得到叶片的候选外形数
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的风电叶片设计方法，其特征在于，所述性能数据包括气动性能数据和几何特征数据，所述以目标函数和约束条件，评估所述性能数据是否满足预设条件，包括：
8.根据权利要求7所述的风电叶片设计方法，其特征在于，所述气动性能数据包括功率系数、年发电量、叶根极限载荷以及气动特征中的至少一项，所述几何特征数据包括绝对厚度分布、叶片表面积、叶片展弦比以及风轮实度中的至少一项；
9.一种风电叶片设计装置，其特征在于，所述装置包括：
10.一种风电叶片设计设备，其特征在于，所述设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时如权利要求1至8中任意一项所述的风电叶片设计方法。
12.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备执行如权利要求1至8任意一项所述的风电叶片设计方法。
...【技术特征摘要】
1.一种风电叶片设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的风电叶片设计方法，其特征在于，所述多个设计变量包括设计尖速比以及多个不同的叶片展向位置处的设计升力系数、诱导剪裁因子、相对厚度，叶片的所述候选外形数据包括各个叶素段的扭角分布以及弦长分布，其中，所述诱导剪裁因子为叶素段的实际设计应用诱导因子与理论最优功率系数假设下的诱导因子的偏差百分比。
3.根据权利要求2所述的风电叶片设计方法，其特征在于，所述多个不同的叶片展向位置包括叶片展向分别在0％，15％，25％，35％，55％，85％，95％，100％处的位置。
4.根据权利要求3所述的风电叶片设计方法，其特征在于，所述多个不同的叶片展向位置处的设计升力系数的取值范围通过以下方式确定：
5.根据权利要求2所述的风电叶片设计方法，其特征在于，所述基于所述配置数据和选取的变量数值进行叶片外形解析，得到叶片的候选外形数据和性能数据，包括：
6.根据权利要求5所述的风电叶片设计方法，其特征在于，在所述整合所有叶素段的扭角分布以及弦长分布，得到叶片的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李星星，鲁晓锋，李成良，毛晓娥，
申请(专利权)人：中材科技风电叶片股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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