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Open Access Article

Journal of Engineering Research. 2025; 4: (8) ; 40-42 ; DOI: 10.12208/j.jer.20250361.

Multi-objective aerodynamic shape optimization design of vertical axis fan blade in low wind speed area
低风速地区垂直轴风机叶片气动外形多目标优化设计

作者: 高磊 *

宏腾能源(锡林郭勒)有限公司 内蒙古锡盟

*通讯作者: 高磊,单位:宏腾能源(锡林郭勒)有限公司 内蒙古锡盟;

发布时间: 2025-08-15 总浏览量: 11

摘要

低风速地区风能资源丰富但风力利用效率低,垂直轴风机在小风速环境下表现出较高的适应性。针对叶片气动外形对风机性能的影响,本文提出多目标优化设计方法,通过调整叶片弦长、扭转角和升力系数分布,实现功率系数和启动性能的协同提升。基于数值仿真与优化算法结合的策略,对比分析了不同设计方案的气动特性与性能表现。结果表明,多目标优化显著改善低风速下垂直轴风机的输出功率和启动响应,为小风速风能利用提供有效设计路径。

关键词: 低风速;垂直轴风机;叶片气动外形;多目标优化;功率系数

Abstract

Low-wind-speed regions are abundant in wind energy resources but suffer from low utilization efficiency, where vertical-axis wind turbines demonstrate superior adaptability in light wind conditions. This study proposes a multi-objective optimization design method to enhance turbine performance by adjusting blade chord length, twist angle, and lift coefficient distribution, thereby achieving coordinated improvements in power coefficient and startup efficiency. Through a strategy combining numerical simulation and optimization algorithms, aerodynamic characteristics and performance of different design schemes were systematically compared.
Results indicate that the multi-objective optimization significantly improves output power and startup responsiveness of vertical-axis turbines under low wind speeds, providing an effective design approach for small-wind energy utilization.

Key words: Low wind speed; Vertical-axis wind turbine; Blade aerodynamic configuration; Multi-objective optimization; Power coefficient

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引用本文

高磊, 低风速地区垂直轴风机叶片气动外形多目标优化设计[J]. 工程学研究, 2025; 4: (8) : 40-42.