風(fēng)力機(jī)柔性葉片翼型氣動(dòng)特性研究.pdf

1、對(duì)風(fēng)力機(jī)而言，精確的氣動(dòng)性能計(jì)算是風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)和校核的關(guān)鍵，隨著葉片朝大型化和柔性化方向發(fā)展，風(fēng)力機(jī)葉片和塔架的柔性不能被忽略?；陲L(fēng)電機(jī)組的發(fā)展要求以及柔性葉片大尺寸變形特點(diǎn)，研究葉片柔性變形引起的翼型氣動(dòng)外形變化對(duì)翼型氣動(dòng)性能的影響和修正及其氣動(dòng)阻尼，為大型風(fēng)力機(jī)柔性葉片氣彈分析做好研究基礎(chǔ)。
　　本文首先介紹了翼型的基本理論，列舉了風(fēng)力機(jī)傳統(tǒng)翼型和風(fēng)力機(jī)專用翼型性能和參數(shù)設(shè)計(jì)，選取NACA翼型和NPU翼型作為研究對(duì)象展開(kāi)研究。

2、
　　通過(guò)采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）對(duì)風(fēng)力機(jī)NACA63215翼型進(jìn)行二維數(shù)值模擬，標(biāo)定了網(wǎng)格密度對(duì)氣動(dòng)特性的影響，在標(biāo)定網(wǎng)格的基礎(chǔ)上驗(yàn)證Spalart-Allmaras（S-A）、Standard k-ε、Realizable k-ε、Standard k-ω、 The shear-stress transport(SST) k-ω這5種湍流模型對(duì)風(fēng)力機(jī)翼型氣動(dòng)特性的影響，綜合分析發(fā)現(xiàn)選取的5中湍流模型中，SST k-ω湍流模型

3、所模擬的氣動(dòng)性能與實(shí)驗(yàn)值的結(jié)果更為一致，相對(duì)精度較高。
　　風(fēng)力機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，由于葉片的大型化、湍流風(fēng)載及其瞬態(tài)效應(yīng)，即使是在工作風(fēng)速范圍內(nèi)，亦不可避免地導(dǎo)致翼型自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變形。因此必須充分考慮由于翼型結(jié)構(gòu)改變而產(chǎn)生的氣動(dòng)特性變化。本文根據(jù)翼型型線坐標(biāo)得到弦向彎曲變形翼型，即中弧線彎度增大的NACA翼型和NPU-WA翼型。
　　以NACA翼型和NPU翼型為計(jì)算實(shí)例，用CFD方法對(duì)D1.50和D1.75兩種不同變形幅度的

4、NACA翼型進(jìn)行數(shù)值模擬；采用Xfoil軟件對(duì)D1.50和D1.75兩種不同變形幅度的NPU-WA翼型進(jìn)行數(shù)值模擬，得出翼型在一定程度的弦向彎曲變形，即增大中弧線彎度改善了翼型的氣動(dòng)特性。根據(jù)升力系數(shù)在附著流區(qū)域的特點(diǎn)，提出翼型中弧線彎度變化后的升力系數(shù)計(jì)算公式的修正，其計(jì)算結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好。
　　氣動(dòng)阻尼的大小在很大程度上依賴于翼型升力系數(shù)隨攻角變化曲線的斜率，翼型弦向彎曲變形大大改變了翼型的氣動(dòng)特性，本文主要以翼型數(shù)據(jù)函