尾缘厚度对风力机翼型气动特性影响参数化研究

该文拟从气动性能角度考察钝尾缘厚度对风力机翼型气动特性的影响。采用美国NREL带有试验数据的风力机专用翼型S814和S827,通过XFOIL软件对翼型尾缘厚度参数化处理。在最大厚度、弯度和弦宽不变的条件下,尾缘厚度相对于弦长在0.5%～5.0%范围变化。数值计算分析认为,尾缘厚度在一定范围增大时,翼型升力系数有明显提升,同时阻力系数也持续增大,升阻比则呈先增后降趋势,研究翼型尾缘厚度在1.5%(相对弦长)附近其升力系数和升阻比同时达到最佳。研究结论可供风力机叶片设计时量化参考。

尾缘厚度对压气机叶栅气动性能的影响研究

针对不同尾缘厚度对压气机叶栅气动性能影响的问题,采用尾缘对称加厚的方法,在保证弦长、最大厚度、最大厚度相对位置、前缘半径、安装节距和安装角等参数不变的条件下,使尾缘厚度相对于弦长在0.1%~8.0%范围变化。根据Baldwin-Lomax模型建立了压气机叶栅二维湍流流动模型,并对模型近壁面进行了网格加密处理,通过隐式多重网格法加速计算的收敛,利用NUMECA软件,对叶型原型和对称加厚尾缘叶型的总压损失系数、叶型气流转折角和升阻比进行了数值计算。研究结果表明,尾缘厚度在一定范围内增大时,气流转折角减小,升阻比呈先增后降的趋势,而尾缘厚度较大时,推迟了叶型失速的出现,但尾迹损失和总压损失系数较大。

非对称钝尾缘厚度对风力机翼型气动性能的影响

基于参数化非对称钝尾缘翼型,研究尾缘厚度及其分配比对风力机翼型气动性能的影响规律。采用样条函数,实现翼型S834非对称钝尾缘改型型线的参数化表达。利用XFOIL软件,数值计算翼型原型和非对称钝尾缘改型的升阻力系数、升阻比以及翼型表面压力系数。结果表明:随尾缘厚度增加,升力系数一定攻角之后持续增大,改型翼型阻力系数高于原始翼型的现象更明显,升阻比先增大后减小;随下翼面尾缘厚度分配比增大,升力系数在一定攻角范围内增大,升阻比呈递增趋势;尾缘厚度及其分配比取2%弦长和13为最佳。研究结论为风力机叶片钝尾缘翼型设计和优化提供指导。

导向器叶片尾缘厚度对涡轮性能影响研究

某型低压涡轮导向器的冷却方式为"尾缘劈缝"冷却,叶片尾缘处的复杂结构降低了其制造精度。通过计算分析不同叶盆尾缘厚度D1和叶背尾缘厚度D2下的涡轮流场和性能,并与原型叶片计算结果进行了对比分析。研究结果表明:(1)尾缘厚度偏离原型叶片尾缘厚度,涡轮效率降低,涡轮效率的降低幅度与尾缘厚度的偏离程度成正比。(2)尾缘厚度的变化对涡轮功的影响较小。(3)尾缘厚度D1的变化对涡轮流量的影响较大,增大D1涡轮流量降低D2对涡轮流量的影响较小。

尾缘厚度对风力机翼型气动性能的影响

利用CFD软件对DU00-W-212翼型进行数值计算,验证了SST k-ω湍流模型在CFD数值计算中的合理性。通过Profili中的修型功能,分别增大翼型尾缘的上下翼面厚度。分析了在雷诺数Re=3×106情况下,尾缘厚度对气动特性的影响趋势及机理。

风力机翼型尾缘厚度对粗糙敏感性影响的研究

综合应用涡面元和RANS方法,研究DU93-W-210、DU91-W2-250及DU97-W-300这3种常用翼型经尾缘修型后尾缘厚度对粗糙敏感性的影响。在涡面元方法中采用设置固定转捩和在RANS方法中采用设置锯齿形边界条件的方式来模拟翼型前缘污染,研究发现前缘污染造成翼型吸力峰降低,引起翼型气动性能下降,然而随着尾缘厚度的适量增加,翼型最大升阻比及设计升力系数即气动性能的下降率呈减小趋势,表明适当增加尾缘厚度可有效降低风力机叶片粗糙敏感性。

尾缘厚度对涡轮叶栅流场的影响

现代汽轮机叶片的制造对尾缘厚度的要求非常苛刻,为了研究尾缘厚度对平面叶栅气动性能的影响,本文采用数值计算的方法对某现有的静叶和动叶叶栅,及在原始叶型的基础上将尾缘的厚度增加50%和200%的两对改进叶栅,进行了详细地分析。计算结果表明,随着尾缘厚度的增加,叶片通流面积沿流动方向的收敛程度略微减少,在前缘附近载荷减小,相当于载荷后移,同时尾迹宽度相应的增加,叶栅出口流动角度减小,叶栅损失增加。研究结果对理解和掌握尾缘厚度对涡轮叶栅流场的影响具有重要参考意义。

尾缘厚度对涡轮叶栅性能影响的数值研究

采用数值模拟方法,分别通过改变亚声速和超声速叶型尾缘厚度,研究尾缘厚度变化对涡轮叶栅损失的影响,并在宽广工况范围内探讨尾缘厚度对涡轮叶栅性能影响的敏感性。结果表明:尾缘厚度对亚声速叶型的影响较小,涡轮叶栅损失随尾缘厚度的增大而增大;尾缘厚度对超声速叶型的影响较为明显,随着尾缘厚度的增大,尾缘附近的激波强度增强,叶栅通道中的损失明显增大。对于本文所研究的超声速叶型,尾缘厚度的影响在非设计攻角下不会被放大;但随着马赫数的变化,尾缘厚度的影响规律不同。

风力机翼型尾缘厚度对气动噪声的影响

文章研究不同尾缘厚度对翼型气动噪声的影响.选取DU 93-W-210和DU 97-W-300翼型作为研究对象,采用XFOIL计算翼型的气动数据,并结合半经验模型模拟翼型气动噪声特性.通过改变翼型的尾缘厚度,研究尾缘厚度对气动特性和声压级的影响.结果表明:尾缘增厚对较大厚度的DU 97-W-300翼型升阻比的影响较小,而对较薄的DU 93-W-210翼型的影响明显.和较薄翼型相比,较厚翼型的尾缘厚度增加导致的声压级相对变化较大.在一定范围内,尾缘增厚会导致声压级先增加后降低,应严格控制较薄翼型的尾缘厚度;但是在一定范围内增加较厚翼型的尾缘厚度,可以获得较大的结构性能提升而损失较小的升阻比,并获得较低的噪声水平.

尾缘厚度对低压涡轮气动性能影响的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了尾缘厚度对Pak-B低压涡轮气动性能的影响.目的是通过增加尾缘厚度来控制边界层分离,降低损失,揭示增加尾缘厚度的流动控制机理.研究发现:适当增加尾缘厚度能减小低压涡轮损失,增大折转角.在雷诺数为25000,来流湍流度为1%时,适当增加尾缘厚度能使基于进口速度的能量损失系数降低10.4%,折转角增加1.73%.适当增加尾缘厚度和栅距同样可以使基于进口速度的能量损失系数减小,折转角增大.在雷诺数为25 000,来流湍流度为1%时,尾缘厚度增加到4%s,栅距增加了2.2%,可以使基于进口速度的能量损失系数减小7.4%,折转角增加1.25%.通过增加尾缘厚度可以发展低稠度高负荷低压涡轮叶栅.

非对称钝尾缘翼型气动噪声数值研究

为得到具有高气动性能、低噪声水平的风力机专用翼型,基于参数化非对称钝尾缘翼型,研究了尾缘厚度及其分配比对风力机翼型气动性能及气动噪声的影响。采用分离涡模拟方法和声学类比方程建立了噪声预测方法,针对改型翼型进行样条函数参数化处理,并计算其气动噪声。结果表明:随着尾缘厚度的增加,改型翼型的升力系数和升阻比均大于原始翼型,气动性能得到明显改善;钝尾缘翼型会导致气动噪声增加,当尾缘厚度为1.5%c、尾缘厚度分配比为1∶3时,翼型气动噪声增幅较小。

风力机非对称钝尾缘翼型优化设计方法研究

为了提高风力机钝尾缘翼型优化设计的精确性,提出设计变量计及尾缘厚度及其在中弧线上侧分配比的非对称钝尾缘翼型优化设计方法。采用风力机翼型型线集成理论和B样条曲线,建立钝尾缘翼型型线控制方程组。以翼型的形状函数系数、B样条控制参数以及钝尾缘厚度和其分配比为设计变量,利用粒子群算法耦合XFOIL软件进行钝尾缘翼型优化设计。针对S812翼型优化得到尾缘厚度2.61%c、厚度分配比0:1的钝尾缘改型,采用计算流体动力学方法研究翼型及其改型的气动性能和流场特性。结果表明:优化得到钝尾缘翼型的升力系数和最大升阻比均显著增大;钝尾缘翼型吸力面的气流在流场中发生下洗,改善了翼型表面压力分布,并引起翼型失速延迟,使得翼型的气动性能明显提高。

基于DES模型翼型尾缘气动噪声数值研究

为获得高气动性能、低噪声水平的风力机翼型,基于分离涡模拟(DES)模型和声学类比方程建立混合模拟法预测噪声,以S809翼型为基础翼型进行数值模拟,研究尾缘厚度及其分配比对风力机翼型气动性能及气动噪声的影响规律。通过样条函数参数化处理针对翼型S809尾缘改型进行气动噪声计算。结果表明:钝尾缘翼型与原始翼型相比,气动性能得到明显改善,当尾缘厚度为1. 5%c的改型翼型,其升阻比高于其他尾缘厚度的改型翼型升阻比;在不同攻角及不同尾缘厚度分配比下翼型噪声呈现明显的偶极子形状;钝尾缘翼型能够导致气动噪声增加,但其中尾缘厚度为1. 5%c,尾缘分配比为1∶3的钝尾缘翼型气动噪声增加较小。

风洞风扇桨叶低噪声优化设计及实验研究

风扇噪声是风洞中最主要的噪声源。高噪声不仅会对风洞中的实验结果不利,影响实验结果的可靠性和精确性,而且还会带来严重的噪声污染。因此,对风洞风扇桨叶进行低噪声设计研究具有十分重要的意义。主要研究了风洞风扇桨叶的低噪声设计,采用工程估算法与试验结合的方法对风洞风扇噪声情况进行分析。以某翼型桨叶为研究对象,通过修改叶型尾缘厚度对风洞风扇进行了低噪声优化设计。

低雷诺数翼型的气动外形优化设计

在雷诺数Re=3×10^5条件下,利用遗传算法对翼型S826进行了气动外形优化设计。优化过程中,为了防止尾缘厚度太小,缩小了影响尾缘厚度参数的变化范围,降低了局部的优化幅度。结果显示,优化后的翼型,最佳升阻比提升了约9.9%,气动性有了明显的改善,且优化翼型尾缘厚度基本没有变薄,保证了工程的实用性,说明了利用遗传算法进行低雷诺数翼型气动外形优化的可行性。