大气边界层内Magnus叶片设计与研究

由于地面黏度和地形粗糙度的作用,使得靠近地面的大气边界层处存在较大的风力梯度,该梯度作用于叶片上将产生叶片的转矩变化和俯仰力矩,从而导致输出功率的减少。为了提高输出功率,提出了一种基于马格努斯效应的阶梯型叶片。在整个研究中,将阶梯型叶片简化为分段自旋的圆筒,以NACA4418叶型作为对比研究对象。利用叶素动量理论对两种叶片进行分析与计算,研究表明:大气边界层的存在导致传统叶片的输出功率减少10%,而用阶梯型叶片代替传统叶片,其输出功率将增加近70%。同时采用计算流体动力学进行模拟计算,计算结果表明,传统叶片效率损失估计在4%~5%,而阶梯型叶片效率反而增至60%。