带涡发生器和尾缘锯齿的风力机翼型气动性能数值模拟研究

发布时间：2020-04-08 10:08

【摘要】：随着风力机大型化和大功率风电机组的普及,风力机叶片周围的流动状况更为复杂,叶片内叶展的失速现象更为明显。研究叶片的流动控制对提高风力机的发电效率和风力机的安全运行以及降低疲劳载荷意义重大。翼型叶片的气动特性主要取决于流场绕流,通过在翼型表面加入涡发生器和尾缘锯齿附加件,能有效控制近壁面的流动分离和翼型周围的流动状况,从而改善翼型的气动性能。为此,本文采用数值模拟方法对风力机专用翼型DU97-W-300及安装涡流发生器、尾缘锯齿的静态失速和动态失速的流动控制研究,分析了不同控制条件下的翼型升阻力系数、压力系数分布,以及脱落涡的周剪性规律,获得了不同附加件的流动控制效果。研究内容如下:(1)通过对干净翼型和加装带涡发生器和带尾缘锯齿翼型这三种模型的数值模拟计算,研究了不同攻角下静态失速的升阻力气动特性。通过分析相同模型下的升阻力系数,得出随着攻角增加,流动分离加剧,升阻力系数波动幅度也加剧的结论。通过分析相同攻角的不同模型,发现了带涡发生器能控制流动分离,使得升力系数大幅度提高,而加装尾缘锯齿也能一定程度降低流动分离尺度从而提高翼型的气动性能。汇总发现静态失速在不同模型以及不同攻角下其升阻力系数的波动周期都为0.03秒,该周期与脱落涡的周期有关,而脱落涡周期与攻角大小和是否加装涡流发生器以及尾缘锯齿无关。(2)通过对三种模型做动态失速模拟计算,发现带尾缘锯齿在上冲程大攻角范围内一定程度降低翼型气动性能,且能使失速推迟,大攻角下冲程和小攻角过程中其气动性能受尾缘锯齿影响不大,另外,加装涡发生器能大幅度提高气动性能,使失速延迟并提高升力系数。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK83

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本文编号：2619216