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风力机是吸收风能的装置,分为水平轴风力机和垂直轴风力机两类,水平轴风力机由于技术较为成熟而被广泛应用,而垂直轴风力机凭借其自身的特性,也越来越被人们所重视。随着现代计算机技术的发展,CFD方法在风力机气动性能研究中的作用越来越明显。基于此,本文以某国际文献中公布的直叶片垂直轴风力机使用的NACA0022翼型为基本型,利用Fluent软件,采用k SST湍流模型和SIMPLE算法,运用滑移网格技术,研究叶片修型、叶片尾部喷气等优化方案在风力机气动性能提升方面的作用。0o安装角时,保持叶片对称性不变,改变其叶片最大厚度前部的形状,以期得到高风能利用系数的垂直轴风力机翼型。结果表明当叶片最大厚度前部为长短轴比为3:2的椭圆形状时,风力机的风能利用系数更高,而且处于高风能利用系数的尖速比范围更宽;在尖速比为1.72时,风能利用系数最高,为24.8%,此时的风能利用系数较基本翼型提高了28%。叶片修型提高风力机性能的物理机制是最大厚度点前移后的叶片在大攻角下的扰流流动分离强度减弱了。以0o安装角时优化出的3:2修型方式为基础,研究修型后的风力机对不同安装角的敏感性及其与对应原型机的气动性能对比情况。结果表明作3:2叶片修型的风力机的气动性能较原型风力机对叶片的安装角更不敏感,高性能工作范围更宽,叶片修型后的抗分离特性仍然得以保持。针对原型机,在翼型尾缘处开1mm宽的窄缝,沿弦线方向喷气。得到采用尾缘喷气叶片的风力机的风能利用系数增大,而且处于高风能利用系数的尖速比范围更宽;在尖速比为2.06时其风能利用系数最高,其值为22.4%,此时的风能利用系数较基本型时提高了15.5%。叶片尾缘喷气提高风机性能的物理机制是尾缘喷气的扰动向上游传递改变了大攻角情况下叶片的表面压力系数。综上所述,叶片前半部修型或叶片尾部喷气等优化方式都具有明显的应用价值。