翼型及粗糙度對風(fēng)力機(jī)葉片氣動性能影響的初探.pdf

1、葉片是決定風(fēng)力機(jī)效率的關(guān)鍵部件。在我國西北地區(qū)，風(fēng)力機(jī)常處于風(fēng)沙環(huán)境，風(fēng)蝕會使葉片性能發(fā)生改變。因此，分析粗糙度對葉片氣動性能影響規(guī)律具有重要意義。本文針對翼型粗糙度情況，以不同葉片為研究對象，開展了風(fēng)力機(jī)葉片氣動性能的研究。
　　本文設(shè)計(jì)了功率為300W的5種風(fēng)力機(jī)葉片。選定對粗糙度不敏感、適合設(shè)計(jì)工況的的5種翼型，運(yùn)用 Profili軟件與插值法，得出翼型升力系數(shù)、阻力系數(shù)的完整數(shù)據(jù)。采用優(yōu)化迭代程序，對葉片弦長、扭角反復(fù)修正

2、計(jì)算，并在不同轉(zhuǎn)速、不同風(fēng)速下對風(fēng)輪的功率、轉(zhuǎn)矩、推力進(jìn)行研究。依據(jù)弦長為1m的翼型模型，自定義符合理論及計(jì)算的簡化粗糙帶，運(yùn)用FLUENT流體軟件分析，確定了粗糙度量化方式、尾緣粗糙度敏感位置。在尾緣光滑和粗糙條件下，分別計(jì)算了5種不同葉片翼型氣動參數(shù)隨攻角的分布情況，并獲取不同粗糙度對翼型氣動特性的影響規(guī)律及速度場云圖。
　　通過對葉片氣動性能的計(jì)算，分析發(fā)現(xiàn)：隨著轉(zhuǎn)速的增大，5種風(fēng)輪的功率與轉(zhuǎn)矩均呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律，其最

3、大推力都分布在轉(zhuǎn)速600 r/min—800r/min范圍內(nèi)；同時，風(fēng)輪功率隨計(jì)算風(fēng)速的增大而增大，自風(fēng)速達(dá)到13m/s，功率出現(xiàn)下降趨勢，5種風(fēng)輪對應(yīng)的湍流層推力為72.38N。
　　由粗糙度的研究得到：以粗糙帶表征粗糙度，可有效的量化相對粗糙度公式及積灰理論。葉片翼型升力系數(shù)對距離尾緣10％處的粗糙度較敏感。另外發(fā)現(xiàn)，尾緣粗糙度使翼型升力系數(shù)提升的理論不具有普遍性。粗糙度會造成翼型阻力系數(shù)增大、升阻比降低，F(xiàn)FA-W2-211