風力機仿生葉片流場性能數(shù)值模擬.pdf

1、在當今能源急需的時代，新能源的開發(fā)利用尤為重要。風能憑借其無污染、分布廣泛、永不枯竭等優(yōu)點受到世界各個國家的重視。近年來有研究學者模仿生物的非光滑表面，設計出具有邊緣凹凸變化的仿生表面形狀。本文使用工程仿生學研究的仿生改形的方法，通過提取非光滑表面信息參數(shù)，對風力機葉片進行仿生工程設計。
　　對選取的NACA0018翼型進行的二維數(shù)值計算驗證，選擇20倍以上弦長的計算區(qū)域條件和30000個節(jié)點以上的網(wǎng)格數(shù)量能得到比較準確的結(jié)果。隨

2、著攻角的增大先出現(xiàn)后緣分離，后出現(xiàn)前緣分離的現(xiàn)象。無論在有無附面層分離情況下，當流場的雷諾數(shù)較大時，二維翼型的氣動性能幾乎不隨雷諾數(shù)的變化而變化。
　　通過提取的仿生非光滑表面信息結(jié)合NACA0018標準翼型建立單葉片仿生模型，其最大增升率為16.8％，最大減阻率為15.4%。仿生模型高壓區(qū)值較大，而低壓力值變化比較微弱，所以會產(chǎn)生增升效果。前緣非光滑表面的存在會通過犧牲一點表面摩擦阻力來換取更大的壓差阻力的降低，從而得到減阻效果

3、。仿生模型的表面流動分布波動變化比較平穩(wěn)，能夠緩解模型繞流場附邊界層分離。
　　在單葉片仿生模型基礎上建立帶輪轂旋轉(zhuǎn)的三葉片風力機全機風輪模型，分別使用葉素-動量理論和CFD數(shù)值模擬計算軸向推力系數(shù)和風能功率利用系數(shù)。得出在尖速比λ=8的條件下能夠獲得最大風能利用系數(shù)。在旋轉(zhuǎn)條件下葉片表面的總壓力壓力沿著根部到尖部的展向方向逐漸增大。葉片根部受到尾流影響最大，而在尖部只受到自身葉尖渦流動影響，葉尖的三維影響區(qū)域占葉片全長的6.6%