【摘 要】
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风力机叶片运行在三维非定常的旋转流场中,其流场和空气动力学特性非常复杂。本文利用数值模拟方法,研究了风力机翼型和叶片的流场特性,并把流动控制技术应用在风力机叶片上。
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风力机叶片运行在三维非定常的旋转流场中,其流场和空气动力学特性非常复杂。本文利用数值模拟方法,研究了风力机翼型和叶片的流场特性,并把流动控制技术应用在风力机叶片上。
在二维翼型计算中,本文对翼型FX60-100,FX62-K-153/20和NACA961.8分别进行数值模拟,计算其二维气动性能。对比不同攻角下翼型的表面压力分布的变化规律,利用压力分布情况可以确定来流的攻角。
在三维计算中,本文建立风力机三叶片和轮毂模型并计算其三维稳态流动特性,分析了设计条件下叶片表面压力分布情况。结果表明叶片的三维压力分布对入流角度非常敏感。同时,叶片入流的角度不仅受到自身尾流的影响,而且受到上游和下游叶片尾流的影响。叶片尖部的流动主要受到自身叶尖涡的影响。
本文针对风力机叶片的叶尖涡现象进行流动控制研究。首先研究了叶尖涡的生成和发展规律,在叶尖下游建立三个等间距的垂直截面,通过截面上的总压系数最小值确定旋涡的强度。然后分别设计了叶尖旋涡扩散器和剪切叶尖,并研究了针对叶尖涡的控制效果。结果表明叶尖涡的强度随着尖速比的增加而增大,旋涡扩散器和剪切叶尖均可以有效地减弱叶尖涡强度,促进下游旋涡扩散,保持叶尖二维流动特性。
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