能源问题是人类社会发展的关键问题,如何有效地利用能源是世界各个国家需要解决的核心问题。可再生能源逐渐受到全球各国的重视,特别是风能,发展十分迅速。由于对能源的需求越来越大,随着风能利用技术的发展,风力机大型化趋势明显,偏航工况是水平轴风力机运行中存在的一种典型动态工况。深入研究大型风力机在偏航工况下风轮的气动性能,对提高风力机功率的预测精度以及风力机的安全运行至关重要。本文具体研究内容如下:本文首先介绍了偏航、动态失速、流动控制与涡发生器的基本知识,阐述数值方法的基本原理。在分析问题之前,先验证了数值方法的有效性,保证了后续分析的可信性。通过对Tjaereborg 2MW风力机以及NREL 5MW风力机风轮在不同偏航角下的气动特性进行分析,与轴流工况相比,偏航时功率平均值并非以cos3β的规律下降,风轮推力基本以cosβ的规律下降。偏航运行时,风轮特性(如功率,推力)在旋转周期内呈现3P波动特性,偏航角越大,波动幅值越大。偏航来流在风轮平面的速度分量产生的二次流动会影响叶片主流流动,与偏航角大小和方位角有关。偏航角越大,影响越明显。二次流动在不同方位角下引起气动性能动态变化。风力机根部翼型攻角较大,偏航工况下攻角处于动态变化过程中,容易出现动态失速现象。研究发现,由于钝尾缘后的分离涡与分离区的分离涡掺混,使得基础翼型攻角减小的过程中,翼型的气动参数不随攻角减小而单调减小,而是呈现一定波动性和周期性,通过涡发生器这种被动控制方法,可以提升翼型的动态气动性能,在攻角减小的过程中可以有效控制流动分离,气动参数不再波动。