水平軸風(fēng)力機氣動性能數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文研究了風(fēng)力機專用翼型S809的靜態(tài)、動態(tài)氣動性能,并對具有代表性的水平軸風(fēng)力機NREL PHASEⅥ的氣動性能進行了計算分析。本文研究的內(nèi)容包括:
　　 (1)針對S809翼型繞流問題,建立了二維穩(wěn)態(tài)模型,先對比了4種湍流模型的適用性,然后采用SSTκ-ω湍流模型和Gamma-Theta轉(zhuǎn)捩模型進行了數(shù)值模擬,并分析了轉(zhuǎn)捩模型對翼型靜態(tài)模擬的影響。Spalart-Allmaras、κ-ω和SSTκ-ω模型在附著流動階段能夠給

2、出較準(zhǔn)確的升力系數(shù)。Gamma-Theta轉(zhuǎn)捩模型能夠準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)捩位置和壁面摩擦力,這能大大改善附著流動階段升阻力系數(shù)的計算準(zhǔn)確度。
　　 (2)對S809翼型動態(tài)模型,采用SSTκ-ω湍流模型和Gamma-Theta轉(zhuǎn)捩模型分別計算了輕失速和深失速2種工況。分析了2種工況下翼型的氣動性能,并評價了該轉(zhuǎn)捩模型對翼型動態(tài)性能的影響。對于輕失速,由于轉(zhuǎn)捩會影響邊界層速度分布,進而影響氣流分離位置,相對于全湍流模擬,考慮轉(zhuǎn)捩效應(yīng)能夠使得

3、對上仰段大迎角狀態(tài)下失速和下俯段氣流再附的模擬得到改善,提升動態(tài)失速性能計算的準(zhǔn)確度。對于深失速,考慮轉(zhuǎn)捩能夠預(yù)測劍前緣分離渦,捕捉到前緣分離渦的產(chǎn)生和移動,計算結(jié)果更加貼近于實驗值。
　　 (3)對NREL PHASEⅥ風(fēng)力機建立三維數(shù)值分析模型,預(yù)測葉輪的整體動力性能,對比了三維旋轉(zhuǎn)模型和二維非旋轉(zhuǎn)模型的區(qū)別。旋轉(zhuǎn)會導(dǎo)致葉片內(nèi)側(cè)的失速延遲。采用Gamma-Theta轉(zhuǎn)捩模型模擬,能夠更準(zhǔn)確的捕捉到葉片外側(cè)(即中小迎角狀態(tài)下)