水平軸風(fēng)力機專用翼型的空氣動力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，能源需求日益增大，同時，環(huán)境保護問題也迫在眉睫。利用水平軸風(fēng)力機發(fā)電是風(fēng)能利用的主要形式。風(fēng)輪是風(fēng)力機的關(guān)鍵部件，新型的大型風(fēng)力機葉片大量采用新的風(fēng)力機專用翼型，因此，對風(fēng)力機專用翼型的研究是當(dāng)前風(fēng)力機空氣動力學(xué)研究的一個熱點，也是風(fēng)力機研究的基礎(chǔ)。CFD方法是翼型氣動性能研究的主要途徑之一。工程上對風(fēng)力機專用翼型的大攻角氣動性能的數(shù)值計算提出了更高的要求，這也是計算流體力學(xué)領(lǐng)域需要解決的重要問題之一。 本文

2、在分析了國內(nèi)外風(fēng)電開發(fā)現(xiàn)狀及風(fēng)力機專用翼型氣動性能研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對幾種常用的水平軸風(fēng)力機專用翼型系列做了詳細的介紹，分析了各系列風(fēng)力機專用翼型的特點。針對NREL的S系列翼型，開展了風(fēng)力機專用翼型的空氣動力學(xué)研究，首先，建立了由S系列風(fēng)力機專用翼型和部分適合于風(fēng)力機的NACA系列翼型組成的翼型數(shù)據(jù)庫；其次，歸納并匯總了S系列翼型在風(fēng)力機葉片上的應(yīng)用情況，如：翼型的幾何特性和氣動特性參數(shù)、在葉片上的適用位置及其適當(dāng)?shù)囊硇徒M合規(guī)律；最后

3、，通過FLUENT軟件對S827、S901、S902、S903四種翼型進行數(shù)值計算，驗證了選用RNG k-ε兩方程作為CFD數(shù)值計算的湍流模式，可有效地進行風(fēng)力機專用翼型的非定常氣動性能研究。并主要針對翼型的升阻特性、失速特性、流動分離特性等方面內(nèi)容。通過S901和S903兩個翼型，研究了翼型厚度對翼型氣動特性的影響；通過S902和S903兩個翼型，研究了翼型彎度對翼型氣動特性的影響；通過S827翼型，研究了雷諾數(shù)對翼型氣動特性的影響，

4、并總結(jié)了相關(guān)規(guī)律。 翼型厚度對風(fēng)力機專用翼型氣動特性的影響：厚翼型比薄翼型有較高的升力和阻力系數(shù)，最大升力系數(shù)較大，臨界攻角較大，大升力系數(shù)攻角范圍較寬，但發(fā)生分離較早。翼型彎度對風(fēng)力機專用翼型氣動特性的影響：在一定范圍內(nèi)，大彎度翼型比小彎度翼型有較高的升力和阻力系數(shù)，同時，升阻比也比較大，最大升力系數(shù)較大，臨界攻角較大，大升力系數(shù)攻角范圍較寬，但發(fā)生分離較早。雷諾數(shù)對風(fēng)力機專用翼型氣動特性的影響：隨著雷諾數(shù)的增大，翼型升力系數(shù)