叶尖小翼对风力机气动性能的影响分析

简介

叶片作为风能捕获装置,其气动性能决定着风力机的风能利用效率。为有效提升风力机在低风速条件下的风能捕获能力,借鉴飞机在机翼翼尖添加小翼提升气动性能的设计理念,对风力机叶片叶尖添加后掠L型叶尖小翼,并采用标准的k-ε湍流模型对加装小翼叶片和原型叶片在不同风速条件下进行3维流场的数值模拟研究。结果表明:与原型叶片相比,后掠L型叶尖小翼对通过叶尖区域的气流有导流作用,改善了叶尖气流的流动形态,使通过叶尖的气流变得平缓流畅,有效减小了叶尖处的诱导阻力,阻断了叶尖处吸力面的气流分离,减小了叶尖涡;叶尖小翼改变了叶尖区域的压力分布,加大了叶尖部位上下压力面的压差,提升了0.975～0.99倍叶片长度处的叶片转矩,风力机出力变大;加装后掠L型小翼后,风力机的轴向推力增加0.46%～0.81%,增幅较小,而风力机组发电效率提升约3.4%～4.2%,增幅明显。