采用数值模拟方法对表面纵向布置微沟槽的风力机翼型的气动性能进行研究。基于Transition SST模型,采用商用计算流体动力学(CFD)软件,研究了L型和V型2种不同类型的微沟槽的减阻效应,考虑了不同雷诺数和不同翼型条件下,表面微沟槽对风力机翼型升阻力特性的影响。通过对比升、阻力系数及表面摩擦力系数,探讨了风力机翼型表面微沟槽的减阻机理。结果表明在最优的沟槽几何参数条件下,L型沟槽相比V型沟槽具有更好的减阻效果,DU翼型最大减阻率达到5.6%;采用最优沟槽几何参数时,微沟槽在较大的雷诺数和攻角范围内都具有减阻效果。

针对风力机常用翼型进行波浪前缘对翼型气动噪声影响数值模拟研究。首先,将风力机常用翼型NACA63421翼型前缘修改不同类型的波浪前缘;然后,采用RANS结合FW-H积分方法数值求解波浪前缘对翼型气动噪声的影响结。模拟研究结果表明对于光滑翼型,随着来流攻角的增大,翼型表面的气动噪声声压级逐步增加;在翼型前缘布置波浪前缘后,翼型表面的气动噪声值明显降低,最大方位降噪量约为1.5 dB,但翼型表面的气动噪声指向性形状无明显变化。通过流场显示,揭示了波浪前缘对翼型气动噪声影响的内在机理。

风力机长期运行状态下易出现翼型表面粗糙度增大的情况,对其气动性能产生一定影响。为了探究粗糙壁面对翼型气动特性的影响,基于壁面函数分布律修正实现粗糙壁面条件计算,通过CFD数值计算方法,针对壁面光滑条件及粗糙条件进行翼型气动特性计算。结果表明,与壁面光滑条件相比,粗糙条件下翼型升力系数降低,失速攻角提前,阻力系数增大,升阻比大幅下降,最优攻角提前,翼型气动性能整体下降。

采用多目标遗传算法与类别形状函数变换(CST)方法相耦合的方法对翼型外形进行多目标优化设计,在攻角工作范围内,以实现高升阻比、低阻力为目标,最终得到一系列Pareto最优解集。采用指数混合函数法对优化后得到的翼型在尾缘处进行非对称加厚。通过求解二维雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)获得翼型的气动参数,结果显示优化后的翼型与原始翼型相比具有更优的压力分布,有效提高了升力系数,减小了阻力系数。优化翼型尾缘经过加厚处理后,所有攻角下的升力系数以及升阻比系数都得到了提高,流动情况进一步改善,涡心与失速点均有一定程度的后移,表明钝尾缘翼型具有比原始翼型和优化翼型更好的升阻力特性。

随着世界各国纲领性行业政策的积极制定,风电行业将继续高速发展。风电机组大型化(达到多兆瓦级甚至十兆瓦级)、海洋化(从陆地扩展至海上)、智能化(辅以智能化结构、材料和控制策略)、数字化(精准预测和实时感知调控)是风电发展的大趋势。空气动力学研究作为风力机技术研发的首要任务,由此将面临一系列新的问题和挑战。本文以水平轴风力机为研究对象,就其风能利用中的空气动力学问题进行探讨,本篇为第一部分“风力机气动特性”。首先分析其空气动力学问题的复杂性及原因;然后,针对风力机专用翼型的气动特性、风力机气动特性、现代化风力机设计(特别是海上风电技术、台风问题、大叶片气弹问题)与流动控制等关键空气动力学问题,从理论分析、数值计算、风洞实验和外场测量等多种研究手段与技术着手,对其研究现状及取得的关键进...

为分析湍流度对低雷诺数大型风力机翼型气动性能的影响,以大型风力机翼型NREL S810为研究对象,采用风洞试验法,系统研究了湍流度对翼型NREL S810气动性能的影响,获得了翼型的升力系数、阻力系数和表面压力分布特性。结果表明湍流度的存在使得S810翼型的气动力特性发生改变,最大升力系数先升高后降低,在湍流度为4.6%时翼型的升力系数最高;随着湍流度的增大,发生了明显的失速延迟现象,失速攻角持续后移,且湍流度增加会使得失速下降曲线变得平缓。

针对在风力机翼型气动特性敏感性分析中计算效率较低的问题,提出了一种基于数论网格(number theoretic net,NT-net)法与Morris法的翼型气动特性敏感性分析方法。首先,构建了拟合精度较高的翼型参数化模型;其次,阐述了NT-net法的计算原理,采用NT-net法对翼型参数化模型的多项式系数进行抽样;然后,以风力机翼型S832为研究对象,采用Morris法进行翼型气动特性的全局敏感性分析;最后,进一步分析在特定工况下风力机翼型参数化模型的多项式系数对翼型外形及气动特性的影响。结果表明影响翼型气动特性的主要因素依次为翼型的最大相对厚度和最大相对弯度、前缘半径和后缘厚度;当来流攻角较小时,最大相对厚度和最大相对弯度取适当的较小值、前缘半径取适当的较大值可有效增强该工况下风力机翼型的气动特性,同时也验证了NT-net法的计算效率更高。研究结果为...

风能是可再生能源中发展最快的清洁能源,也是具有大规模开发和商业化发展前景的可再生能源。Asadi等人分析了内转子参数对于双叶片混合式风力机性能的影响;吴友健等人研究了不同湍流模型对风力机叶片翼型气动性能参数计算结果的影响;马林静等人采用CFD软件对两种风力机翼型S825和S827进行数值模拟,研究了不同网格密度、不同湍流模型对风力机翼型的影响;高伟等人发现风力机的几何参数对风力机性能参数的影响;陈福东等采用数值模拟的方法研究雷诺数改善失速特性的影响;Yinran Li等人对风沙环境下风力机翼型的气动特性研究。

以某风力机翼型为研究对象选择其设计点升阻比作为优化目标采用基于均匀设计的响应面法对其进行气动优化设计。首先用B样条曲线对该翼型拟合并求其控制点然后利用均匀试验设计方法建立计算试验样本点分布表并进行各样本点的CFD计算最后建立响应面模型进行优化设计使设计点升阻比提高12.13%而且在所有攻角下升力和升阻比都有所提高。算例表明本文进行风力机翼型优化的方法节省时间优化效果明显。

通过建立起液压分流阀的数学模型，从理论和实验两方面对其静态性能进行了研究，对影响同步误差的主要因素进行了探讨，并对其动态性能进行了仿真计算。