渦流發(fā)生器參數(shù)對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)特性影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，風(fēng)力發(fā)電機(jī)越來越受到全世界的關(guān)注并快速發(fā)展起來，但由于葉片在大攻角范圍內(nèi)存在失速特性，風(fēng)力機(jī)葉片的發(fā)電功率并不是特別理想。在整個(gè)風(fēng)電機(jī)組中，葉片是最核心的關(guān)鍵零部件，葉片的氣動(dòng)性能是至關(guān)重要的，是決定風(fēng)力機(jī)發(fā)電功率的根本因素。當(dāng)葉片達(dá)到失速攻角過后，葉片表面非常容易發(fā)生邊界層流動(dòng)分離現(xiàn)象，這會(huì)引起葉片的氣動(dòng)性能迅速降低。安裝渦流發(fā)生器能夠有效地抑制葉片表面的流動(dòng)分離，從而明顯地改善了風(fēng)力機(jī)的發(fā)電功率。因此，在大攻角范圍條件下，風(fēng)

2、力機(jī)葉片上的渦流發(fā)生器的設(shè)計(jì)就顯得尤其重要。
　　本文研究渦流發(fā)生器的課題主要是根據(jù)國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)“先進(jìn)風(fēng)力機(jī)翼型族設(shè)計(jì)技術(shù)研究（項(xiàng)目編號(hào)：2012AA051301）”和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于參數(shù)化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片氣動(dòng)性能與結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)理論（項(xiàng)目編號(hào)：51175526）”的研究內(nèi)容的要求進(jìn)行研究，本文提出“渦流發(fā)生器參數(shù)對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)特性影響的數(shù)值模擬研究”的課題，對(duì)帶渦流發(fā)生器的風(fēng)力機(jī)專用翼型段的氣

3、動(dòng)性能進(jìn)行計(jì)算，并與干凈翼型段和某公司安裝有渦流發(fā)生器的翼型段的氣動(dòng)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析?；?DU91-W2-250翼型，運(yùn)用 CFD數(shù)值模擬的方法對(duì)渦流發(fā)生器(VG)的位置參數(shù)和形狀參數(shù)對(duì)翼型段氣動(dòng)特性的影響進(jìn)行數(shù)值模擬研究。通過對(duì)比安裝渦流發(fā)生器翼型段、干凈翼型段、和某企業(yè)翼型段 DU25VGA的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)分析渦流發(fā)生器的位置以及形狀參數(shù)對(duì)翼型表面流動(dòng)分離控制和翼型段氣動(dòng)性能的影響。最后根據(jù)以上數(shù)值模擬研究，總結(jié)出VG翼型

4、段設(shè)計(jì)方法。主要的工作內(nèi)容和思路如下：
　?、俨捎?ANSYS ICEM-CFD對(duì)流場(chǎng)以及翼型段進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后采用ANSYS FLUENT軟件對(duì)VG翼型段的氣動(dòng)性能進(jìn)行計(jì)算。通過與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，確定出VG翼型段的網(wǎng)格劃分方法和氣動(dòng)性能的計(jì)算方法。
　?、谝訢U91-W2-250翼型為基礎(chǔ)，采用ANSYS FLUENT進(jìn)行了渦流發(fā)生器葉片三維翼型段氣動(dòng)特性的數(shù)值模擬。重點(diǎn)分析了渦流發(fā)生器的形狀參數(shù)對(duì)翼型表面流動(dòng)分離

5、控制的影響和典型形狀時(shí)的旋渦特性。結(jié)果表明：在雷諾數(shù)為63.0?10的條件下，渦流發(fā)生器楔形角為25°時(shí)氣動(dòng)性能最佳；高度7mm時(shí)氣動(dòng)性能最佳；上緣長度為7mm時(shí)流動(dòng)分離抑制效果最好。
　?、垡酝瑯拥姆治龇椒ǎㄟ^對(duì)比安裝渦流發(fā)生器翼型段、干凈翼型段、和某企業(yè)翼型段 DU25VGA的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)分析了渦流發(fā)生器的位置參數(shù)對(duì)翼型段氣動(dòng)性能的影響和典型位置時(shí)的旋渦特性。結(jié)果表明：在雷諾數(shù)為63.0?10的條件下渦流發(fā)生器安裝角為18