風機葉片二維翼型氣動力最佳化分析與性能改進

Optimization Analysis and Performance Improvement of Aerodynamics for the 2D Airfoils of a Wind Turbine Blade

風力渦輪葉片之空氣動力學分析與葉片參數的最佳化設計，乃是風力發電機開發前期的關鍵技術，為提升設計的能力與方便性，本研究對葉片二維翼型建立最佳化設計方法與工具，作為三維葉片外型最佳化設計的基礎。本研究成功開發二維翼型氣動力改進方法與計算視窗介面，利用Xfoil程式與類神經網路模型作為建立氣動力資料庫與最佳化搜尋之工具。本文以Naca2412作為初始翼型作最佳化設計，分別針對升力係數(CL)最佳化或氣動力性能(CL/CD)最大化進行最佳化設計；設計變數有四，分別為翼型前緣半徑比(X1)，翼型厚度與弦長比值(X2)，翼型弧度(X3)以及攻角(X4)。最佳化設計前後翼型之氣動力分析也以Fluent模擬作相對比較。結果顯示在使用本研究之最佳化計算程序後，新二維翼型的空氣動力性能有明顯的提升。