基于CFD的圆弧型风帆气动优化
基于CFD的风力发电机械结构模拟与优化
基于CFD的风力发电机械结构模拟与优化一、引言随着环境保护意识的不断增强，清洁能源的重要性日益凸显。
风力发电作为一种可再生能源形式，通过利用风能将其转化为电能，成为当前最为广泛应用的清洁能源之一。
然而，在风力发电领域中，机械结构的设计和优化至关重要。
本文将介绍一种基于计算流体力学（CFD）的风力发电机械结构模拟与优化方法。
二、风力发电机械结构概述风力发电机械结构主要由风轮、发电机和传动装置组成。
风轮是将风能转化为机械转动能的关键部件，其叶片的设计和布局直接影响能量捕捉效率。
发电机则是将机械能转化为电能的关键装置，其输出功率受到多种因素的影响，如转速和负载等。
传动装置则用于将风轮的机械转动能顺利传递给发电机，同时调节转速以适应不同风速条件。
三、基于CFD的风轮流场模拟CFD是一种基于数值计算的流体力学模拟方法，能够模拟和分析流体在不同条件下的流动行为。
在风力发电机械结构中，风轮的设计和优化是重中之重。
通过CFD技术，可以对风轮的流场进行详细模拟，并优化叶片的设计。
首先，在风轮模拟中，需要确定合适的边界条件和穿越网格。
利用风洞试验得到的风速分布和风向数据，可以作为CFD模拟的边界条件。
然后，在计算网格中划分三维空间，以模拟风轮的流动行为。
接下来，进行CFD模拟计算，得到风轮的叶片表面压力分布、气流速度矢量图等重要参数。
通过分析这些参数，可以确定风轮在不同工况下的叶片受力情况和能量捕获效率。
最后，通过CFD优化算法，根据所得到的模拟结果，调整风轮的叶片设计进行优化。
例如，可以通过改变叶片的形状、切割角度、长度等参数，来提高风轮的整体效率。
CFD模拟和优化算法的迭代过程，能够帮助工程师们快速找到最优的叶片设计方案。
四、基于CFD的发电机分析与优化除了风轮的优化外，风力发电机械结构中的发电机也需要进行分析和优化。
发电机的转速、负载和温度等因素，直接影响发电效率和安全性。
通过CFD模拟，我们可以模拟发电机的热流场分布和温度变化。
基于CFD模拟的海上风力发电风轮叶片气动性能分析
基于CFD模拟的海上风力发电风轮叶片气动性能分析海上风力发电是利用海上风能转化成电能的一种清洁能源技术。
风力发电的核心是风轮叶片，叶片的气动性能对于风力发电机组的效率和稳定性具有重要影响。
本文将基于CFD模拟对海上风力发电风轮叶片的气动性能进行分析。
首先，我们将介绍CFD模拟的基本原理和方法。
CFD全称为Computational Fluid Dynamics，是一种基于数值计算的流体力学模拟方法。
通过将流体分割成小的计算单元，利用基本流体动力学方程和边界条件，模拟流体流动的过程。
CFD 模拟可以准确地预测流体流动的速度、压力、温度等参数，对于工程问题的分析和设计具有重要意义。
接着，我们将介绍风轮叶片的基本结构和工作原理。
风轮叶片由材料制成，具有承载风能和转化风能为机械能的功能。
在风流中，风轮叶片受到风力的作用而转动，驱动轴连同发电机一起转动，将机械能转化为电能。
叶片的气动性能直接影响到风力发电机组的发电效率和运行的稳定性。
接下来，我们将详细介绍CFD模拟在风力发电叶片气动性能分析中的应用。
首先，我们需要建立叶片的几何模型，并设定模拟的计算域和边界条件。
然后，选择适当的数值方法和网格划分方法，对流体流动进行数值模拟。
在模拟过程中，需要考虑到空气流动的不可压缩性、湍流等非线性特性，确保模拟结果的准确性。
在模拟过程中，我们可以通过对叶片表面压力分布的分析，评估叶片的气动性能。
压力分布可以表征叶片上不同部位的气动力大小和方向，从而分析叶片的受力情况。
此外，通过模拟计算得到的叶轮机组风速和风向，可以对风力发电机组的发电效率和输出功率进行预测。
在分析叶片气动性能时，我们还可以通过CFD模拟来研究叶片的流动分离、涡脱落等现象。
流动分离是指流体在叶片表面分离成两个或多个方向不同的流动状态，会导致叶片的气动性能下降和振动增大。
通过模拟分析，可以优化叶片的形状和结构，减小流动分离的发生。
涡脱落是指流体在叶片后缘形成的涡旋脱离叶片，会导致气动力的损失和噪声的增加。
基于CFD的风力发电机组优化设计
基于CFD的风力发电机组优化设计一、引言随着可再生能源的快速发展，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注和重视。
风力发电机组作为风能利用的主要设备，其性能对发电效率和经济效益具有重要影响。
为了提高风力发电机组的效率和可靠性，基于计算流体力学（CFD）的优化设计成为了一个重要的研究方向。
二、CFD在风力发电机组设计中的应用CFD是一种利用计算机模拟流动过程中的物理现象和数学方程的方法。
它可以预测流动的速度、压力分布等参数，为风力发电机组的设计和优化提供了重要的工具。
1. 空气流动模拟在风力发电机组中，空气流动是影响叶片受力和发电效率的关键因素。
通过CFD技术，可以模拟风力发电机组叶片和气流之间的相互作用，预测叶片受力和振动情况，进而优化叶片形状和材料，提高发电效率和可靠性。
2. 流场优化CFD技术可以模拟风力发电机组周围的流场分布，预测气流速度、压力等参数。
通过优化风力发电机组的布局和方向，可以降低气流的扰动，提高发电效率。
三、CFD模拟风力发电机组优化设计的方法基于CFD的风力发电机组优化设计通常包括以下几个步骤：1. 几何建模首先，需要对风力发电机组的几何形状进行建模。
通过CAD软件或者其他建模工具，将发电机组的外形、叶片、塔筒等部件建立为三维模型。
2. 网格划分在CFD模拟中，需要将风力发电机组的模型划分为网格。
网格划分的好坏会直接影响模拟结果的准确性和计算效率。
通过合理划分网格，可以提高模拟的精度，同时控制计算资源的消耗。
3. 定义边界条件和物理模型在进行模拟之前，需要通过定义边界条件和选择适当的物理模型来规定模拟参数。
边界条件包括风速、气温、湍流强度等；物理模型则包括流体运动的方程、湍流模型等。
4. 求解流动场在CFD模拟中，通过求解Navier-Stokes方程组来计算流动场的速度、压力分布等参数。
根据模拟结果，可以获得叶片受力、振动情况等重要信息。
5. 优化设计基于CFD模拟结果，可以通过修改风力发电机组的几何形状、布局等进行优化设计。
发动机环形冷却风扇结构与参数对气动性能影响的研究
发动机环形冷却风扇结构与参数对气动性能影响的研究上官文斌;莫伟标;署恒涛;虞宁;贺频艳;竺菲菲【摘要】基于试验测试与计算流体动力学(CFD)分析的方法,研究发动机环形冷却风扇的结构与参数对其气动性能的影响.首先对一款环形风扇和一款开口风扇进行了气动性能试验,对比分析了两者气动性能的差异.然后建立了与试验情况一致的环形风扇气动性能的计算模型,计算分析了试验的环形风扇的气动性能,并与试验结果进行了对比分析,对比结果验证了模型的正确性.使用建立的模型,分析了环形风扇的圆环结构及尺寸参数对其气动性能的变化规律的影响.分析结果表明:环形风扇的圆环采用圆角结构可提高风扇的静压效率;圆环的相对轴向尺寸参数对环形风扇的气动性能有较大的影响,每款环形风扇都有一个叶片开口率使风扇的静压效率达到最佳;而圆环的相对径向尺寸参数对环形风扇的静压效率影响较小.%Based on the experimental testing and computational fluid dynamics analysis, a study on the effect of structure and parameters of an engine annular cooling fan on its aerodynamic performance was carried out.Firstly, the measurements of aerodynamic performances of an annular fan and an ordinary fan were conducted respectively, and the performance difference between the two type of fans was analyged.According to the test conditions of aerodynamic performance of the annular fan, a calculation model was developed and used to calculate the aerodynamic performance of the tested annular fan, which was verified by comparing the measured and the calculated data.By using the calculation model, the influence of circular ring structure and dimension parameters of annular fan on its aerodynamic performance was analyged.Results show that the fillet structure of annular fan's circular ringcan improve the static pressure efficiency.The relative axial dimension parameters of the circular ring have great influence on the aerodynamic performance of the annular fan, and each annular fan has a blade exposure rate to make the static pressure efficiency achieve the best.However, the relative radial dimension parameters of the circular ring have little influence on the static pressure efficiency of the annular fan.【期刊名称】《内燃机工程》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】7页(P56-62)【关键词】内燃机;环形风扇;计算流体动力学;气动性能;风扇性能曲线【作者】上官文斌;莫伟标;署恒涛;虞宁;贺频艳;竺菲菲【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广州 510641;华南理工大学机械与汽车工程学院,广州 510641;华南理工大学机械与汽车工程学院,广州 510641;宁波雪龙集团股份有限公司,宁波 315806;宁波雪龙集团股份有限公司,宁波 315806;宁波雪龙集团股份有限公司,宁波 315806【正文语种】中文【中图分类】TK414.2随着环保法规的日益严格和发动机性能的提高，对发动机冷却系统的要求越来越高。
基于CFD技术的无人帆船控帆策略研究
基于CFD技术的无人帆船控帆策略研究为使无人帆船高效地利用风能，开展了无人帆船控帆策略的研究。
首先采用Computational Fluid Dynamic （CFD）技术分析帆船的帆翼的气动特性；然后以帆翼推力性能最大进行优选，得到每一航向角所对应的最佳攻角，即为理论控帆策略；最后利用试验船进行湖试试验，验证了文章控帆策略的正确性和可行性。
标签：无人帆船；风能利用；控帆策略；计算流体动力学Abstract：In order to make use of wind energy efficiently，the control strategy of unmanned sailboat is studied. Firstly，the aerodynamic characteristics of sail wing are analyzed using Computational Fluid Dynamic （CFD）technology，and then the optimal angle of attack corresponding to each heading angle is obtained by optimizing the thrust performance of sail wing，which is the theoretical sail control strategy. Finally，a lake test is carried out using the test ship to verify the correctness and feasibility of the paper sail control strategy.Keywords：unmanned sailing vessel；wind energy utilization；sail control strategy；computational fluid dynamics无人帆船作为依靠风帆动力可自主航行的新型智能水上载运工具，在水体数据采集、水面巡逻、海洋勘探等方面应用前景广阔。
基于CFD仿真的风力发电机组叶片优化设计
基于CFD仿真的风力发电机组叶片优化设计随着对可再生能源需求的增加，风力发电在现代能源产业中占据着重要地位。
而风力发电机组的叶片作为转动能量的主要组成部分，其设计对于风力发电效率的提高至关重要。
因此，基于CFD （Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）仿真的风力发电机组叶片优化设计成为了当前研究和工程实践的热点之一。
1.概述风力发电机组通过将风能转化为机械能，再经由发电机转化为电能的过程，实现了清洁、可再生能源的利用。
在风力发电机组中，叶片作为风能转化的关键组件，其设计直接影响到发电机组的发电效率和性能。
优化叶片设计可以有效提高风能的转化效率，增加风力发电机组的发电量。
2.风力发电机组叶片设计的挑战风力发电机组叶片设计面临诸多挑战。
首先，由于风能是不稳定的，叶片需要具备良好的自适应能力以适应不同条件下的风能变化。
其次，由于风力发电机组的结构复杂、工作环境恶劣，叶片需要具备较高的强度和耐久性。
同时，为了提高叶片的发电效率，叶片的气动特性也需要得到充分的考虑。
3.CFD在叶片设计中的应用CFD是一种基于数值方法的仿真技术，通过对流动领域中各项物理方程的求解，可以较为准确地预测流场的分布和特性。
在风力发电机组叶片优化设计中，CFD技术的应用可以快速、有效地评估不同叶片设计方案的性能，并指导优化设计过程。
首先，利用CFD技术可以对叶片在不同风速下的气动特性进行模拟和分析。
通过计算流场中的风速、压力等参数，可以获得叶片的气动力，并对叶片设计进行评估和调整。
其次，CFD技术还可以模拟叶片与周围环境的相互作用。
在风力发电机组叶片设计中，考虑叶片与塔筒、浆轮等部件的相互作用对于提高效率和减少振动非常重要。
通过CFD仿真，可以定量分析叶片与周围环境的相互影响，并针对性地进行叶片结构和布置的优化设计。
最后，CFD技术还可以辅助优化叶片的材料选择和制造工艺。
通过模拟和分析叶片在不同材料和工艺条件下的性能，可以选择最佳的材料和工艺参数，提高叶片的强度和耐久性。
基于CFD模拟的风电机组叶片气动特性分析
基于CFD模拟的风电机组叶片气动特性分析随着气候变化和环境保护的迫切需求，风能逐渐成为一种重要的替代能源。
而风电机组则是将风能转化为电能的关键设备之一。
在风电机组中，叶片是接收风能并将其转化为动能的组成部分。
因此，了解叶片的气动特性对于提高风电机组的效率和可靠性至关重要。
本文将基于CFD模拟，对风电机组叶片的气动特性进行详细分析。
1. 叶片的结构和工作原理风电机组叶片一般由复合材料制成，具有轻量化、高强度和耐腐蚀性等特点。
叶片通过受力产生弯曲，从而使其产生扭转和振动。
这种振动会导致能量损失和叶片的疲劳破坏，因此了解叶片的气动特性对于设计高效、可靠的叶片至关重要。
风电机组叶片的工作原理是利用风的动能将叶片上的受力转化为旋转动能。
当风吹过叶片时，叶片上的气动力会导致其产生扭矩，将风能转化为机械能。
同时，叶片上的轮廓设计也会影响气动力的分布和叶片的动态响应。
2. CFD模拟在叶片气动特性分析中的应用CFD（Computational Fluid Dynamics）模拟是一种基于数值方法的流体力学分析技术。
它可以通过在计算区域中的离散网格上求解流体运动方程组，得到流体的流动状态和相关参数。
在风电机组叶片气动特性分析中，CFD模拟可以提供关键的流场信息，帮助优化叶片设计和改善叶片的性能。
在进行CFD模拟之前，需要建立包括叶片、风场和相关边界条件在内的几何模型。
叶片的轮廓和表面特征会对气动力的分布和叶片的响应产生重要影响。
因此，在建立几何模型时需要准确考虑叶片的实际结构和细节特征。
3. 叶片气动特性分析的关键参数叶片气动特性分析中的关键参数包括叶片表面压力分布、叶片气动力系数、叶片扭矩和振动等。
叶片表面压力分布可以用来评估叶片的气动性能和气动失效的风险。
叶片气动力系数是描述叶片的气动性能的指标，可以用来评估叶片的耐风性能。
叶片的扭矩和振动主要影响叶片的动态响应和结构寿命。
CFD模拟可以得到叶片表面的压力分布，进而计算出叶片的气动力系数。
基于Fluent软件的发动机冷却风扇气动性能优化
柴油机设计与制造Design and Manufacture of Diesel Engine 2020 年第4 期第26 卷（总第173 期）doi：10. 3969/j. issn. 1671-0614. 2020. 04. 006基于Fluent软件的发动机冷却风扇气动性能优化栗明，刘伦伦，高建红，曾超，张鲁滨(内燃机可靠性国家重点实验室/潍柴动力股份有限公司，潍坊261061)摘要采用C型风管式台架对某发动机冷却风扇气动性能进行试验，得到了该风扇的流量、静压及静压效率的试验数据；利用Fluent软件，对风扇流场进行仿真，得到相应的仿真结果。
将仿真结果与测试数据进行对比，结果显示两者差异基本在10%以内，满足工程分析要求：根 据风扇内部流场及叶片静压分布的仿真结果，提出了风扇结构优化方案优化后的风扇静压和静压效率均有明显提升。
关键词：发动机冷却风扇Fluent软件流场Optimization of Engine Cooling Fan Air Dynamic PerformanceBased on Fluent SoftwareLI Ming,LIU Lunlun,GAO Jianhong,ZENG Chao,ZHANG Lubin(State Key Laboratory of Engine Reliability/Weichai Power Co.,Ltd.,Weifang261061 ,China)Abstract：The air dynamic performance of mass flow rate,static pressure and static efficiency of an engine fan were obtained by testing with the C-type air duct system and by the simulation of fan flow field w ith the Fluent software.The difference between the simulation and test results was less than10% , which meets the engineering accuracy requirements.According to the simulation results of inner flows and pressure distributions on the fan blades,the fan structural 〇])tim ization was proposed,and the results showed that the optimized fan had higher static pressure and static efficiency.Key words：engine,cooling fan,Fluent software,flow field0 引言风扇是水冷式内燃机的重要组成部件，其消耗 的功率占发动机总输出功率的5%〜8%m。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于CFD的圆弧型风帆气动优化黄连忠;林虹兆;马冉祺;林煜翔【摘要】在传统单圆弧型风帆的基础上,针对船用助航风帆的特点设计出一种新型双圆弧型风帆.采用FLUENT软件的SST模型,运用控制变量法对该双圆弧型帆的内拱拱度比和外拱拱度比进行气动力学的仿真优化,并基于最大推力系数选择其最佳参数.对优化后的模型进行风洞试验,得到的数据与仿真结果能较好地吻合.优化后的风帆的升力系数和最大推力系数较传统的单圆弧型风帆有大幅度的提高.【期刊名称】《中国航海》【年(卷),期】2016(039)002【总页数】5页(P101-105)【关键词】风力助航船舶;单圆弧型帆;双圆弧型帆;仿真优化;风洞试验【作者】黄连忠;林虹兆;马冉祺;林煜翔【作者单位】大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连116026;中国船级社重庆分社,重庆401121;大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连116026;德州大学奥斯汀分校环境流体力学实验室,美国德克萨斯州78741【正文语种】中文【中图分类】U664.31Abstract: A new kind of double-arched sail is proposed based on the traditional arched-sail. The aerodynamic characteristics with different inner and outer amber ratios are numerically optimized with FLUENT softwarebased on SST model by the method of controlling variables, and the optimal parameters are chosen based on the maximum thrust coefficient. Wind tunnel tests of the model are conducted. The results of lift coefficient and drag coefficient obtained by the numerical simulation coincide withthe wind tunnel tests data. The optimized double-arched sail is of much bigger lift coefficient and maximum thrust coefficient compared to traditional arched sails.Key words: sail-assisted ship; arched-sail; double-arched sail; simulation-based optimization; wind tunnel test以风能作为动力辅助船舶航行(即风帆助航) 是将新能源应用于船舶航运中的重要途径。
[1]目前风帆助航的节能效率为5%～15%[2]，如何进一步提高其节能效率以达到节能减排的目的已成为影响风帆助航技术应用的主要问题。
风帆助航的节能效率主要取决于风帆的有效使用面积、船舶航线上可利用的风力资源和风帆的空气动力学特性，其中风帆的有效使用面积和船舶航线上可利用的风力资源在航线一定时是不可变因素。
提高风帆节能效率的方法主要是通过改变风帆的帆型获得较好的空气动力学特性。
[3]目前国内外相关学者对风帆种类的研究较多，相对而言，传统矩形帆翼[4]的控制系统简单，消耗额外的能量少，节能效率高，仍是很多风帆安装船的首选。
传统单圆弧型风帆是矩形风帆的一种，故对其进行结构调整，使其成为双圆弧型风帆，优化其性能。
风帆调整前后的外形见图1；通过无量纲化处理，定义其外拱拱度比和内拱拱度比，得到2种风帆的外形参数(见表1)。
通过FLUENT仿真优化并基于最大推力系数得到最佳模型;通过风洞试验对优化后的模型进行验证和对比。
建立CL-CD极坐标和风帆坐标系(见图2),其中:L为升力方向;D为阻力方向；α为视风矢量与帆平面的夹角(几何攻角);θ为视风矢量与船舶航向的夹角(相对风向角)；x为船舶航向;y为垂直航向的横向方向。
定义CL为风帆升力系数，CD为风帆阻力系数，Cx为风帆合成推力系数，Cy为风帆横向力系数,其表达式为图2中，CL-CD曲线的横坐标方向与相对风速平行且同向;船的航向线通过坐标原点，沿该航向线作其垂线，并与CL-CD曲线相切(图中最大助航力点)，切点对应的攻角即为翼帆的最佳攻角，沿x方向的投影为最大推力系数Cxmax，沿y方向的投影为此时对应的横向力系数Cy。
[5]2.1 数值计算模型选择为保证与海况条件相近，采用雷诺数相似准则；同时,受限于风洞的风速范围。
经综合权衡,控制仿真模型弦长均设为1 m，仿真风速为10 m/s，此时雷诺数的数量级约为106。
运用控制变量法分别改变外拱拱度比和内拱拱度比，将不同参数实体模型导入到前处理软件Pointwise中进行网格划分。
混合网格集成了结构与非结构化网格的优点，同时SST模型的使用对第一层网格高度(Y+)的要求[6]很高，故网格采用边界层网格+三角网格，网格点在流动边缘加密(见图3)。
整个计算区域取一个边长为风帆弦长10倍的正方形，风帆包围在其内。
考虑到雷诺应力的影响会导致求解不封闭，计算采用RANS加湍流模型的方法;而在航空领域,对增升装置进行仿真使用较多的是SA一方程模型和较高精度的SST二方程模型[7]。
因此,这里采用SST模型计算无限大展弦比双圆弧型风帆在0°至临界失速角附近的升阻力系数。
2.2 参数优化仿真结果2.2.1 外拱拱度比对风帆空气动力特性的影响保持内拱拱度比f′/C为0.05不变，改变外拱拱度比f/C分别为0.10,0.20,0.30,0.40,0.50；保持内拱拱度比f′/C为0.15不变，改变外拱拱度比f/C分别为0.20,0.30,0.40,0.50;保持内拱拱度比f′/C为0.25不变，改变外拱拱度比f/C分别为0.30,0.35,0.40,0.45,0.50；保持内拱拱度比f′/C为0.35不变，改变外拱拱度比f/C分别为0.40,0.45,0.50。
对各个模型进行仿真，计算从0°攻角到临界失速攻角的升阻力系数。
对仿真得到的相同攻角下的升阻力系数进行整理,结果见图4。
2.2.2 内拱拱度比对风帆空气动力特性的影响保持外拱拱度比f/C为0.50不变，改变内拱拱度比f′/C分别为0.05,0.15,0.25,0.35,0.45；保持外拱拱度比f/C为0.40不变，改变内拱拱度比f′/C分别为0.05,0.15,0.25,0.35;保持外拱拱度比f/C为0.30不变，改变内拱拱度比f′/C分别为0.05,0.10,0.15,0.20,0.25；保持外拱拱度比f/C为0.20不变，改变内拱拱度比f′/C分别为0.05,0.10,0.15。
对各个模型进行仿真，计算从0°攻角到临界失速攻角的升阻力系数。
对仿真得到的相同攻角下的升阻力系数进行整理,结果见图5。
2.3 结果分析由图4可知：当内拱拱度比不变时，不同外拱拱度比的最大升力系数相近，相对误差均在5%以内;阻力系数在小攻角时,外拱拱度比大的数值较大，但其增长速度随外拱拱度比的增大而减小；临界失速攻角随外拱拱度比的增大而增大，即在小攻角时外拱拱度比大的升阻比较小，在大攻角时其升阻比较大。
由图5可知：当外拱拱度比不变时，不同内拱拱度比的各风帆的临界失速攻角相近，相对误差均在6%以内；最大升力系数均随内拱拱度的增大而增大，但当内拱拱度比增大到0.35时增速变缓，最大值保持在2.3左右；相同攻角下内拱拱度比小的阻力系数大，但增长速度基本一样。
由于风帆对船的作用力最终要转化为船舶航向上的推力，因此按照图1中寻找最大推力系数的方法对图4和图5进行分解，求解不同相对风向角下的最大推力系数及此时对应的横向力系数(见图6和图7)。
图6中，内拱拱度比f′/C分别保持为0.05,0.15,0.25,0.35不变；图7中，外拱拱度比f/C分别保持0.50,0.40,0.30,0.20不变。
由图6可知：当内拱拱度比f′/C不变时，不同外拱拱度比f/C对应的Cxmax的增长速度基本一样，均在θ为100°左右时达到最大且相等；横向力系数随外拱拱度比f/C的增大而增大，使用风帆的最佳风向角度范围为60°～140°。
由图7可知：当外拱拱度比f/C不变时，随内拱拱度比f′/C增大,Cxmax的增长速度增大，均在θ=100°左右时达到最大；横向力系数在最佳θ角(60°～140°)范围内[8]基本不随内拱拱度比f′/C的变化而变化。
为保证风帆的结构强度，需有一定的厚度比[9]，综合最大推力系数结论,最终选定f/C-f′/C为0.50～0.35为优化后模型的参数。
为进一步验证仿真结果的准确性，选取外拱拱度比和内拱拱度比分别为0.50及0.35，制作与仿真1∶2大小的实物模型进行风洞试验(见图8)。
风洞试验在大连理工大学的DUT-1风洞实验室展开，风洞横截面大小为2.5 m×3 m，长18 m，风速在2～52 m/s连续可调，收缩比为3.52,紊流度<1%。
此外,为满足运动相似，取风洞风速与仿真风速为2∶1，即试验风速取20 m/s，密度为大气密度,确保主要的相似准则[10]。
将试验得到的相同攻角下升阻力系数之间的关系与仿真结果进行对比，结果见图9。
运用图1中寻找最大推力系数的方法得到Cxmax,Cy与θ的关系(见图10)。
由图9可知：数值计算升力、阻力系数曲线与风洞试验结果总体一致，误差在可控范围内，证明仿真优化过程基本准确。
优化后的双圆弧型风帆的最大升力系数比普通拱度比为0.16的单圆弧风帆提高50%左右。
虽然阻力系数也相应增加，但当相对风向角θ>90°时，阻力对风帆来说也已变成推力，从该点出发，要求风帆的阻力大[11]。
图10进一步表明仿真误差较小，同时可看出由于优化后的风帆阻力系数增大，在逆风θ<40°时最大推力系数减小，但当θ>40°时,最大推力系数提高很多，优化后的风帆推力性能明显优于优化前的风帆。
从图10中还可看出,Cxmax的最大值出现在θ=100°左右时，此时试验最大推力系数在2.5左右，而优化前则在1.5左右,提高约67%。
双圆弧型风帆的内拱度比决定其最大升力系数的大小、阻力系数的大小和最大推力系数的增长速度，内拱拱度比越大,最大升力系数越大,相同攻角下的阻力系数越大,最大推力系数增长速度也越大；双圆弧型风帆的外拱拱度比决定其临界失速攻角的大小、阻力系数的增长速度和横向力系数的大小，外拱拱度比越大,临界失速攻角越大,阻力系数增长速度减小,相同相对风向角下的横向力系数越小。