非对称锯齿结构对叶片气动声学性能的影响

为降低水平轴风力机叶片的气动噪声,受鸮类静音飞行能力的启发,提取鸮类翅膀羽毛的非对称锯齿结构,并重构于风力机叶片尾缘处。采用大涡模拟(LES)和FW-H方程对改型叶片和原型叶片的流场及声场特性分别进行研究。同时通过改变非对称锯齿尾缘的结构参数,以探究不同锯齿夹角、锯齿宽度和锯齿间距对非对称锯齿尾缘的降噪效果的影响。结果显示:非对称锯齿尾缘具有较好的降噪效果,尤其是在低频和中频区域,总声压级最多可降低10 dB。当锯齿夹角分别为30°、40°和50°时,随着锯齿夹角的增加,噪声声压级在多数方位角下呈增加的趋势;锯齿宽度分别为10、12.5和15 mm时,随着锯齿宽度的增加,噪声声压级在多数方位角下明显降低;锯齿间距的改变,对0°方位角下的噪声声压级影响显著。而从涡分布图中可发现,非对称锯齿尾缘未改变叶片表面涡脱落的位置,但会减小涡结构和涡强度,增大涡间距,从而抑制噪声的产生。

叶片出气边开槽V结构对水平轴风力机翼型气动性能的影响

为探究具有鸮类特征的风力机叶片出气边开槽的V结构表面气动性能,采用SST k-ω湍流模型,对750 W的标准风力机叶片和仿生风力机叶片翼型的周围流场进行计算.结果表明:仿生V结构表面的风力机叶片阻力系数和吸力面的压力系数均小于标准叶片.分析发现V结构表面能够改变旋涡区位置,漩涡区偏离叶片表面,流动阻力减小.在测量攻角(α=0°~30°)范围内,标准叶片和仿生叶片的升阻比都呈现先递增后减小的规律.在攻角为20°时,标准叶片的升阻比达到最大值,其值为4.03.攻角为25°时仿生V结构风力机叶片的升阻比达到最大值,相比于标准叶片,升阻比增加了73.7%,压力面附着效应增强,升阻比得到提高.