涡流发生器安装方式对风力机气动性能的影响

风力机工作中产生三维旋转效应(three-dimensional rotationaleffect,TDRE)。研究TDRE与涡流发生器(vortex generators,VGs)耦合作用下的流动控制机理是优化应用VGs的关键。采用转捩模型,对安装反向(Counter-)、同向(Co-)VGs的NREL Phase Ⅵ风力机进行数值模拟。通过分析不同转速、风速下的叶片吸力面流场分布、各剖面流场、压力系数和输出转矩,来探究TDRE作用下VGs安装方式的影响以及Co-VGs的作用机理。模拟结果与NREL试验数据进行对比验证,计算结果与试验值吻合良好,输出转矩最大误差为9.3%。研究结果表明,VGs提高了叶片的输出功率,推后了翼型表面的分离点,改善了叶片表面气动流场;VGs增大了翼型压差,在前缘位置更加显著;在叶片各剖面达到失速攻角前后,Co-VGs的作用效果优于Counter-VGs。研究结果对VGs的工程应用具有一定的理论指导意义。