大迎角低雷诺数厚翼型失速特性数值研究与分析

bb20920d · 发表于 2022-4-22 16:24:50

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能源与环境是当今世界各国所面临的两大课题。开发对环境无污染的新能源与可再生能源是能源发展的主要方向。在我国新能源产业振兴规划中，风电产业被列为未来发展的重点之一。风力机叶片的设计、性能的评估以及提高风能利用效率的手段是风电研究的热点，而风力机翼型气动性能直接影响到风力机风能转换的效率，因此，开展风力机翼型气动性能评估工作具有实际的工程应用价值。本文针对中、厚度，低雷诺数风力机翼型气动性能评估开展研究，在此基础上进行了某100KW水平轴风力机性能评估和风洞模型试验研究；并进行了风力机翼型襟翼增升的数值与试验研究。主要的研究成果如下： 1．结合数值模拟手段和数学评估模型，提出了一种快速评估翼型气动性能的方法，通过该方法获取翼型全迎角的气动系数，包括升力系数、阻力系数和力矩系数。分别采用RANS方法和DES方法对翼型气动性能进行数值模拟，计算表明：对附着流和弱分离流，两种方法得到的结果与试验结果一致，对大分离流，RANS方法预测误差较大，DES方法虽然能较准确的预测，但是该方法对网格要求高，计算周期长。因此，计算大迎角翼型气动系数需要利用数学模型或经验公式。 2．完成了某100KW风力机所用翼型的气动评估，并在此基础上对风力机进行了气动性能评估和模型风洞试验。性能评估和风洞试验结果表明该风力机具有较佳的气动性能。 3．针对大厚度、低雷诺数风力机翼型进行加装Gurney襟翼的流动控制数值研究，确定最佳的襟翼高度；对加装襟翼的H型垂直轴风力机进行了简化的二维数值模拟表明：Gurney襟翼能够提高风力机的启动性能和功率输出性能；最后通过风洞模型试验验证了数值计算结果。

大迎角低雷诺数厚翼型失速特性数值研究与分析

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