叶片翼型结冰形态及其气动特性

发布时间：2021-12-23 01:01

　　针对风力机叶片翼型形状对结冰过程的影响及其导致的气动特性变化问题,采用欧拉法及热传质原理构建叶片结冰过程的数学模型并进行数值模拟分析。以NH02系列翼型族为例,建立翼型曲率特征模型,研究叶片关键参数如最大厚度对结冰量的影响机制,预测了某翼型在不同工况下的冰形及位置,探究了干净与结冰翼型的升、阻力特性变化规律。结果表明,结冰量与叶片的相对厚度及最大相对厚度所在位置呈正相关性;结冰导致升力系数变化范围为5%～20%,阻力系数为干净翼型的1.4～2.45倍;结冰致使翼型失速迎角变小,翼型提前进入失速状态。 

【文章来源】：南京航空航天大学学报. 2020,52(04)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

翼型计算网格

本文在求解结冰形态时，近壁面雷诺数Re=4.65×106，在迎角0°进行温度分别为-2,-6和-10℃的结冰形态求解。文献[9]试验获得的结冰形态如图2(a)所示，仿真得到的结冰分布情况与文献试验结果对比如图2(b)所示。由仿真结果与文献[9]的结冰试验结果对比分析可知，仿真结冰形状与结冰位置与试验结果在一定程度上吻合性较好，进而开展后续翼型形状参数对结冰的影响及结冰翼型的失速特性影响研究。

翼型前缘曲率大小直接影响翼型与过冷却水滴的碰撞面积，又因曲率大小由上翼面最高点U(Xu,Yu）点，下翼面最低点B(Xb,Yb）点决定，故使用该两点将翼型轮廓线进行分段划分，其中Xu,Xb与Yu、Yb分别为U点和B点的横、纵坐标。以翼型前缘（0,0）点为基准，建立X,Y轴；U点与B点的横坐标之差为Xoffset，纵坐标之差为Yoffset，上翼面与下翼面的距离最大值为Tmax,Tmax所在位置在X轴上投影的平均值为Xmean,Tmax所在位置在Y轴上投影的平均值为Ymean。翼型曲率参数测试条件见表1。2.3 数值模拟及结果分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]结冰对风力机载荷的影响[J]. 胡良权,陈进格,沈昕,竺晓程,杜朝辉.  上海交通大学学报. 2018(08)
[2]旋转叶片结冰风洞试验研究[J]. 王绍龙,李岩,田川公太朗,冯放.  工程热物理学报. 2017(06)
[3]风力机叶片雨淞覆冰的三维数值模拟及试验研究[J]. 梁健,舒立春,胡琴,蒋兴良,何高辉,刘延庆.  中国电机工程学报. 2017(15)
[4]覆冰条件下风力机翼型气动性能的研究[J]. 付忠广,石黎.  太阳能学报. 2016(03)
[5]Characteristics for wind energy and wind turbines by considering vertical wind shear[J]. 郑玉巧,赵荣珍.  Journal of Central South University. 2015(06)
[6]机翼防冰过程中冰脊问题的数值分析[J]. 王超,常士楠,杨波,黎明中.  北京航空航天大学学报. 2013(06)
[7]基于欧拉方法的旋翼翼型结冰数值模拟及参数影响[J]. 张威,林永峰,陈平剑.  南京航空航天大学学报. 2011(03)
[8]水滴多尺寸分布对水滴撞击特性和结冰增长的影响[J]. 朱程香,孙志国,付斌,朱春玲.  南京航空航天大学学报. 2010(05)
[9]三维复杂表面水滴撞击特性计算[J]. 杨胜华,林贵平,申晓斌.  航空动力学报. 2010(02)



本文编号：3547457