前缘分布式粗糙带对风力机翼型气动性能的影响

基于翼型粗糙容忍度,采用三维建模方法模拟分布式粗糙元,代替传统粗糙带,并利用3D打印技术打印粗糙前缘模型。通过风洞测试,得到前缘粗糙的18%厚度风力机翼型气动性能数据。测试结果表明,随着雷诺数的增加,翼型的升力系数增加。前缘粗糙会导致翼型的最大升力系数减小,阻力系数上升,最大升阻比减小,失速攻角提前。同时,相同粗糙水平下,相较于前缘凸起,前缘凹坑粗糙方式对风力机翼型气动性能影响较小。

汽车尾部流场湍流模型数值分析与实验研究

应用CFD方法计算模拟理想形体三维外流场,比较了四种湍流模型数值计算数据,以及风洞实验数据计算Cd值。针对汽车尾部复杂流场,应用粒子图像速度场仪(Particle Image Velocimetry,PIV)对纵对称面的测量数据,与数值计算数据进行比较分析。结果表明,标准k-ε模型有较高的Cd值计算精度,V2F模型则在流场方面较为理想。

汽车前风窗玻璃除霜除雾数值模拟分析和研究

利用CFD方法对汽车内部流场进行了模拟,定量分析了车内气流的速度、温度、湿度、以及车窗玻璃的温度和空气的传热量等参数,进而对汽车前风窗玻璃除霜除雾进行数值模拟,对其除霜除雾效率和效果进行分析,为汽车除霜除雾工程应用提供参考。

风电叶片疲劳测试中的等效载荷研究

风机叶片在运转过程中,受到不断变化的时域载荷,将时域载荷转换为可在试验条件下加载的等寿命测试载荷是评估叶片疲劳寿命的关键。以某型号风机叶片为研究对象,用Bladed软件计算叶片在生命周期内的时域载荷,再通过采用雨流计数法将时域载荷转换为不同平均值下不同幅值的马可夫矩阵载荷,然后通过不考虑均值载荷转换方式将各个截面载荷转换为等效载荷,但这种不考虑均值载荷对复合材料的疲劳产生影响的等效方法会产生较大的误差。针对上述问题,提出一种考虑均值载荷的等效转换方式,将各个截面载荷转换为等效载荷,最后设计该叶片疲劳测试实验方案,更符合风场实际情况,更能充分考核叶片结构的疲劳性能。

风电叶片新型防雷设计的仿真和试验研究

雷击是风力发电场最严重的安全威胁之一,其中叶片是最容易受雷击的部件,因此优化叶片防雷设计以降低雷击风险是解决安全威胁的重要途径。文章在风电场雷击统计数据和理论计算的基础上,以某型号风电机组叶片为研究对象,通过采用环氧树脂包裹接闪器基座,叶尖内置倒角设计、合理选择叶尖/叶身接闪器布置位置等优化方法以提升防雷效果。通过雷电数值仿真和直接雷击试验等方式对防雷设计进行验证,仿真和试验结果表明:该防雷设计可有效引接雷电并降低叶尖后部的尖端放电风险,绝缘性能优异,具有良好的防雷效果,有较大的实用价值。

大型风电叶片翼型气动噪声数值模拟研究

为降低风电叶片气动噪声,文章运用耦合计算流体力学和计算声学耦合方法对风电叶片翼型进行气动噪声数值模拟,利用流体动力学软件STAR-CCM+得到翼型表面压力分布并利用LMS Virtual.Lab软件得到翼型附近声场分布。研究发现:风电叶片气动噪声属于宽频噪声,添加尾缘锯齿后,随着攻角增大,在翼型附近监测点总噪声压级逐渐增大,在最佳攻角附近锯齿结构降噪效果最好;尾缘锯齿对中低频段的远场气动噪声有比较明显的降低效果。

安装涡流发生器的风电机组气动性能的仿真分析

随着风电机组叶片长度和单机容量的增加,以及叶片轻量化设计要求的提出,采用大厚度的翼型成为叶片设计的趋势。为了改善采用大厚度翼型的风电机组的气动性能,在叶片表面安装涡流发生器是一种有效手段。建立了某型号风电机组的仿真模型,对采用计算流体力学(CFD)仿真分析方法得到的仿真结果与风电机组仿真软件GH-Bladed的计算结果进行了对比;然后对该风电机组叶片安装涡流发生器前、后的气动性能进行了仿真分析,并对比了叶片变桨前典型工况下安装和未安装涡流发生器的风轮轴功率。研究结果表明:CFD仿真结果与GH-Bladed计算结果基本一致,验证了CFD仿真分析方法的准确性;在风速较高、风轮转速较大时,安装涡流发生器可使风轮轴功率提升1.94%,证明安装涡流发生器可以有效提升风电机组的气动性能,从而提高风电机组的发电效率,该方式可以在实际工程应用中进行推广。

前缘凹坑及涡流发生器对风力机翼型气动性能影响

通过风洞试验,对相对厚度为21%的风力机翼型及前缘凹坑进行研究。前缘凹坑损伤是采用三维软件进行建模,并利用3D打印技术对模型进行加工的。本次风洞试验考虑了光滑模型、前缘凹坑模型以及增加涡流发生器(VG)后翼型的气动性能。通过对升力系数及压力系数的分析进行流态判读,并采用荧光丝线方式进行流动显示,揭示了翼型失速过程。同时,测试结果表明,前缘凹坑会降低翼型的升力系数,增加翼型的阻力系数。而在前缘带凹坑的翼型上安装VG后,可以改善前缘凹坑翼型的气动性能。