Das aerodynamische Design des Blattes ist hauptsächlich das Formoptimierungsdesign, das ein entscheidender Schritt im Blattdesign ist. Die Vor- und Nachteile des Schaufelblattdesigns im Formoptimierungsdesign bestimmen direkt die Stromerzeugungseffizienz der Windkraftanlage. Unter den Betriebsbedingungen der Windkraftanlage ist die fließende Reynoldszahl relativ gering. Die Schaufeln arbeiten normalerweise mit niedriger Geschwindigkeit und hohem Auftriebskoeffizienten. Die Strömungsinterferenz zwischen den Schaufeln verursacht die Strömung. sehr kompliziert. Angesichts des komplexen Strömungszustandes der Schaufelform und der Verteilung des Schaufelprofils in unterschiedliche Richtungen kommt der Gestaltung des Schaufelprofils eine große Bedeutung zu.
Gegenwärtig verwendet die Designtechnologie des Blattprofils normalerweise die fortschrittliche Methode zur Konstruktion von Flugzeugflügelprofilen in der Luftfahrt, um die Form des Blattprofils zu entwerfen. Die fortschrittliche CFD-Technologie wird häufig bei der Konstruktion verschiedener Arten von aerodynamischen Formen verwendet. Für Ventilatorbetriebsbedingungen mit niedriger Reynoldszahl und hohem Auftriebskoeffizienten ist es erforderlich, das Strömungsfeld des Schaufelprofils unter Verwendung der NS-Regelgleichung unter Berücksichtigung der Viskosität zu analysieren.
In den letzten 10 Jahren wählte das Flügelprofil von Windturbinen mit horizontaler Achse normalerweise Luftfahrtflügel der NACA-Serie wie NACA44XX, NA-CA23XX, NACA63XX und NASALS(1). Diese Schaufeln reagieren sehr empfindlich auf die Rauheit der Vorderkante. Sobald die Vorderkante aufgrund von Verschmutzung rau wird, wird die Tragflächenleistung stark reduziert und der jährliche Ausgangsleistungsverlust kann bis zu 30 % erreichen. Nachdem erkannt worden war, dass Flugzeugtragflächen nicht für Windkraftblätter geeignet sind, begannen die entwickelten Länder in der Windkraft nach Mitte der 1980er Jahre, spezielle Tragflächen für Rotorblätter zu untersuchen und entwickelten erfolgreich spezielle Tragflächenserien für Windkraftblätter, wie die US Seri- und NREL-Serien , und Dänemark. RISO-A-Serie, schwedische FFA-W-Serie und niederländische DU-Serie.
Diese Tragflächen haben ihre eigenen Vorteile. Die Serie Seri weist eine geringe Empfindlichkeit gegenüber der Oberflächenrauhigkeit des Profils auf; Die RISO-A-Serie hat eine gute Stallleistung bei Annäherung an einen Stall und eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Rauheit der Vorderkante; Die FFA-W-Serie hat eine gute Rauheit der Rückseite. Stallleistung. Das dänische LM-Unternehmen hat das schwedische FFA-W-Profil für große Windturbinenblätter übernommen, und das spezielle Profil für Windturbinen wird bei der Konstruktion von Windkraftblättern weit verbreitet sein.
Gegenwärtig gibt es mehrere Entwurfstheorien für die Flügelform, die alle auf der Grundlage der Flügelaerodynamiktheorie entwickelt werden. Die erste Formentwurfstheorie ist eine vereinfachte Entwurfsmethode, die auf der Bates-Theorie basiert. Bei dieser Methode wird davon ausgegangen, dass die Windturbine unter den besten Bedingungen der Bates-Formel arbeitet, ohne Berücksichtigung von Wirbelstromverlusten usw. und der geplante Windturbinenwirkungsgrad 40 % nicht überschreitet.
Später erstellten einige berühmte Aerodynamiker ihre eigene Blattaerodynamik-Theorie. Die Schmitz-Theorie berücksichtigt den Wirbelverlust in Umfangsrichtung der Schaufel, und das Auslegungsergebnis ist relativ genau. Die Glauert-Theorie betrachtet die Wirbelströmung hinter dem Windrad, vernachlässigt jedoch den Einfluss des Blattflügelwiderstands und des Blattverlustes, der einen geringen Einfluss auf die Form des Blattes, jedoch einen größeren Einfluss auf den Wirkungsgrad der Windkraftanlage hat. Wilson führte Verbesserungen auf der Grundlage der Glauert-Theorie durch, untersuchte den Einfluss von Blattverlust und Auftriebswiderstandsverhältnis auf die beste Leistung des Blattes und untersuchte die Leistung des Windrads unter Nicht-Design-Bedingungen, die derzeit am stärksten ist gängige Designtheorie.