基于波浪翼型叶片轴流风力机的数值研究

采用大涡模拟,对三维NACA0012翼型叶片和波浪翼型叶片进行数值模拟研究,计算雷诺数为5×104,攻角为0°≤α≤20°下的三维全流场。计算结果表明:该雷诺数的失速区,波浪翼型叶片比NACA0012有更高的升力系数,失速特性更好。以此为基础,构建新型波浪型三叶片风力机模型,通过对比两种风力机在一定转速下叶片上的迹线、叶尖涡等,研究表明,波浪翼型风力机较标准翼型风力机有较好的流动特性,为风力机的叶片气动外形优化提供参考。

前缘加微小圆柱对传统波浪翼型气动性能影响数值分析

以NACA63(2)-215翼型为研究对象,在波谷处加微小圆柱,利用FLUENT中k-ε湍流模型和大涡模型进行流场数值模拟,分析其对气动性能的影响。工况为来流风速为8 m/s和出口压力为0 MPa。研究表明:波谷前加微小圆柱能使传统波浪翼型叶片升力系数提高,最高可提升13%左右,在大攻角失速区内也能使其阻力系数降低,在30°攻角附近可降低15%左右,从而优化了叶片整体气动性能;微小圆柱的存在使得其后方翼型截面流动分离推迟,稳定叶片表面气流流动,延缓叶片失速;波谷前加微小圆柱能增加传统波浪翼型叶片刚性,降低叶根处所受应力,使叶片不易磨损或折断。

波浪型结节改形风机翼型的气动性能研究

采用大涡模拟湍流模型对前后缘波浪型结节改形风机翼型在雷偌数5×104下不同攻角的流动控制机理进行了数值研究。研究表明:相比于标准直翼型NACA0012,改形风机翼型在失速区得到了更平缓的升力曲线。在小攻角(α<12°)工况下,改形翼型的升力系数稍小,然而当攻角(α>12°)时,其升力系数明显提高,最高可达37%。改形翼型由于其前后缘沿展向呈正弦波浪型变化,在不同截面处的呈现出明显不同的尾迹结构,从而导致其表面自由剪切层发生扭曲。这种三维涡在其产生、发展以及推移过程中的相互作用,使得其三维尾迹涡结构在失速区能得到很好的控制,从而达到延迟流动分离及减小失速影响的目的。深入研究前后缘波浪型结节改形风机翼型尾迹结构的流动分布及物理特性等,对于揭示前后缘结节改形风机翼型流动控制机理具有非常重要的意义。