垂直轴风力机叶片尾缘主动式格尼襟翼气动效率研究分析

发布时间：2021-10-26 03:25

　　为减小动态失速对垂直轴风力机气动性能的影响,提出在翼型尾缘布置动态格尼襟翼的主动流动控制方法。以直线翼垂直轴风力机为研究对象,采用非定常雷诺平均（URANS）方程进行数值求解,研究主动式格尼襟翼对垂直轴风力机气动性能的作用。结果表明:翼型尾缘采用主动式格尼襟翼,使垂直轴风力机最佳尖速比降低2.5,提高运行稳定性,并能增大整机在低风速下的启动力矩;较原始翼型,主动式格尼襟翼使整机风能利用率提高27.9%,并降低叶片尾涡强度,减小脱落涡对背风区叶片的影响;当尖速比大于最佳减速比,格尼襟翼伸出高度大于2%c,控制效果将逐渐减弱,整机风能利用率提升效果明显降低。 

【文章来源】：热能动力工程. 2020,35(04)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

原始垂直轴风力机几何模型

以NACA0021为基础翼型,参考文献[22]的布置方式,在距原始翼型尾缘10%c处,布置主动式格尼襟翼,改进后的垂直轴风力机几何模型如图2所示。为便于控制格尼襟翼在翼型压力面和吸力面往复运动,与翼型之间设置宽度为0.175%c的缝隙,襟翼高度为0.5%c,宽度为0.35%c。1.3 主动式格尼襟翼控制策略

垂直轴风力机旋转过程中,叶片吸力面与压力面存在交替变化的现象。因此,为保证格尼襟翼始终保持在翼型压力面,针对图2中的几何模型,采用3种不同策略控制格尼襟翼运动。图3为格尼襟翼伸出高度随方位角变化曲线,高度为负值表示伸出方向与原方向相反。图3(a)中格尼襟翼伸出高度以正弦曲线形式变化,始终向翼型压力面伸出,且最大高度为Hmax;图3(b)表示翼型位于迎风侧时,格尼襟翼以正弦曲线向压力面伸出,当位于背风侧时,格尼襟翼伸缩至原始位置;图3(c)的控制策略与图3(b)的控制策略相反。格尼襟翼3种控制策略的速度函数为:

【参考文献】：
期刊论文
[1]吹气控制策略对垂直轴风力机气动性能的影响[J]. 朱海天,郝文星,李春,丁勤卫.  热能动力工程. 2018(10)
[2]重叠网格方法的研究进展[J]. 李鹏,高振勋,蒋崇文.  力学与实践. 2014(05)
[3]襟翼对垂直轴风力机性能影响的数值模拟[J]. 徐璋,王茜,皇甫凯林,钟英杰.  动力工程学报. 2011(09)
[4]基于STAR-CCM+的简单流体模型CFD研究[J]. 邱静,王国志,李玉辉.  液压气动与密封. 2010(10)
[5]动网格生成技术及非定常计算方法进展综述[J]. 张来平,邓小刚,张涵信.  力学进展. 2010(04)



本文编号：3458728