風(fēng)力機(jī)仿生葉片流場(chǎng)性能數(shù)值模擬.pdf

1、在當(dāng)今能源急需的時(shí)代，新能源的開(kāi)發(fā)利用尤為重要。風(fēng)能憑借其無(wú)污染、分布廣泛、永不枯竭等優(yōu)點(diǎn)受到世界各個(gè)國(guó)家的重視。近年來(lái)有研究學(xué)者模仿生物的非光滑表面，設(shè)計(jì)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(xué)研究的仿生改形的方法，通過(guò)提取非光滑表面信息參數(shù)，對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行仿生工程設(shè)計(jì)。
　　對(duì)選取的NACA0018翼型進(jìn)行的二維數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證，選擇20倍以上弦長(zhǎng)的計(jì)算區(qū)域條件和30000個(gè)節(jié)點(diǎn)以上的網(wǎng)格數(shù)量能得到比較準(zhǔn)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(wú)論在有無(wú)附面層分離情況下，當(dāng)流場(chǎng)的雷諾數(shù)較大時(shí)，二維翼型的氣動(dòng)性能幾乎不隨雷諾數(shù)的變化而變化。
　　通過(guò)提取的仿生非光滑表面信息結(jié)合NACA0018標(biāo)準(zhǔn)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(huì)產(chǎn)生增升效果。前緣非光滑表面的存在會(huì)通過(guò)犧牲一點(diǎn)表面摩擦阻力來(lái)?yè)Q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(dòng)分布波動(dòng)變化比較平穩(wěn)，能夠緩解模型繞流場(chǎng)附邊界層分離。
　　在單葉片仿生模型基礎(chǔ)上建立帶輪轂旋轉(zhuǎn)的三葉片風(fēng)力機(jī)全機(jī)風(fēng)輪模型，分別使用葉素-動(dòng)量理論和CFD數(shù)值模擬計(jì)算軸向推力系數(shù)和風(fēng)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(fēng)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(dòng)影響，葉尖的三維影響區(qū)域占葉片全長(zhǎng)的6.6%