水平軸風(fēng)力機(jī)專用翼型的空氣動(dòng)力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，能源需求日益增大，同時(shí)，環(huán)境保護(hù)問題也迫在眉睫。利用水平軸風(fēng)力機(jī)發(fā)電是風(fēng)能利用的主要形式。風(fēng)輪是風(fēng)力機(jī)的關(guān)鍵部件，新型的大型風(fēng)力機(jī)葉片大量采用新的風(fēng)力機(jī)專用翼型，因此，對(duì)風(fēng)力機(jī)專用翼型的研究是當(dāng)前風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，也是風(fēng)力機(jī)研究的基礎(chǔ)。CFD方法是翼型氣動(dòng)性能研究的主要途徑之一。工程上對(duì)風(fēng)力機(jī)專用翼型的大攻角氣動(dòng)性能的數(shù)值計(jì)算提出了更高的要求，這也是計(jì)算流體力學(xué)領(lǐng)域需要解決的重要問題之一。 本文

2、在分析了國(guó)內(nèi)外風(fēng)電開發(fā)現(xiàn)狀及風(fēng)力機(jī)專用翼型氣動(dòng)性能研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)幾種常用的水平軸風(fēng)力機(jī)專用翼型系列做了詳細(xì)的介紹，分析了各系列風(fēng)力機(jī)專用翼型的特點(diǎn)。針對(duì)NREL的S系列翼型，開展了風(fēng)力機(jī)專用翼型的空氣動(dòng)力學(xué)研究，首先，建立了由S系列風(fēng)力機(jī)專用翼型和部分適合于風(fēng)力機(jī)的NACA系列翼型組成的翼型數(shù)據(jù)庫(kù)；其次，歸納并匯總了S系列翼型在風(fēng)力機(jī)葉片上的應(yīng)用情況，如：翼型的幾何特性和氣動(dòng)特性參數(shù)、在葉片上的適用位置及其適當(dāng)?shù)囊硇徒M合規(guī)律；最后

3、，通過FLUENT軟件對(duì)S827、S901、S902、S903四種翼型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，驗(yàn)證了選用RNG k-ε兩方程作為CFD數(shù)值計(jì)算的湍流模式，可有效地進(jìn)行風(fēng)力機(jī)專用翼型的非定常氣動(dòng)性能研究。并主要針對(duì)翼型的升阻特性、失速特性、流動(dòng)分離特性等方面內(nèi)容。通過S901和S903兩個(gè)翼型，研究了翼型厚度對(duì)翼型氣動(dòng)特性的影響；通過S902和S903兩個(gè)翼型，研究了翼型彎度對(duì)翼型氣動(dòng)特性的影響；通過S827翼型，研究了雷諾數(shù)對(duì)翼型氣動(dòng)特性的影響，

4、并總結(jié)了相關(guān)規(guī)律。 翼型厚度對(duì)風(fēng)力機(jī)專用翼型氣動(dòng)特性的影響：厚翼型比薄翼型有較高的升力和阻力系數(shù)，最大升力系數(shù)較大，臨界攻角較大，大升力系數(shù)攻角范圍較寬，但發(fā)生分離較早。翼型彎度對(duì)風(fēng)力機(jī)專用翼型氣動(dòng)特性的影響：在一定范圍內(nèi)，大彎度翼型比小彎度翼型有較高的升力和阻力系數(shù)，同時(shí)，升阻比也比較大，最大升力系數(shù)較大，臨界攻角較大，大升力系數(shù)攻角范圍較寬，但發(fā)生分離較早。雷諾數(shù)對(duì)風(fēng)力機(jī)專用翼型氣動(dòng)特性的影響：隨著雷諾數(shù)的增大，翼型升力系數(shù)