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。

浮式风电机组作为一种大型海洋结构物和刚柔旋转体,其运行受到海风-波浪-洋流的组合扰动,服役环境恶劣,多体多场耦合动力学行为极其复杂,严重阻碍浮式风电技术的发展。针对该问题,本文进行了浮体平台运动下浮式风电机组模型的气动特性试验研究。通过六自由度平台控制机组模型不同的纵摇运动模式,进行定常风速下的风洞试验,获得了不同纵摇振幅下的气动性能变化规律。在静态倾斜测试中,功率系数随着纵摇角度的增大而减小,俯仰力矩系数和偏航力矩系数随着纵摇角度的增大而增大。动态测试的结果表明,纵摇状态下的力矩系数存在迟滞效应,且随着振幅的增大,迟滞效应明显增强,其中偏航力矩系数波动为逆时针方向,俯仰力矩波动为顺时针方向。本文揭示了平台纵摇运动对浮式风电机组气动特性的影响规律,对于厘清风-浪-流组合扰动下的气动-...

为了定性地评价叶片支架对直线翼垂直轴风力机气动性能影响,并得出更准确的计算结果,通过雷诺时均湍流模型(SST k-ω)对垂直轴风力机进行(computational fluid dynamics,CFD)仿真,研究叶片支架对风力机周围流场分布的影响规律,分析风力机在不同方位角下的功率输出性能。研究结果表明支架使垂直轴风力机的气动性能下降,最大功率系数下降47.5%,主要原因是于大攻角下复杂流动分离现象受叶片支架的影响较大,支架的回转扰动使风轮内部气流的湍流强度增大;在叶片支架安装界面位置,支架使得叶片前缘压力差下降,尾缘的压力差升高;而在风力机叶片中间截面位置,无支架模型与有支架模型压差区别较小且变化趋势相同;随风力机下流域尾流延长,低风速区的面积逐渐扩散,其值先减小后增大;风速在下流域的2倍风轮直径位置处达到最小值,有支架模型比无支架模型产...

为了优化航空发动机内环状阶梯形材料的结构性能,减小密封件在载荷作用下产生的应力与形变,从而提升密封件的使用寿命,建立环状阶梯型密封件模型,通过施加载荷和改变外侧环状表面与轴向之间的坡度角,研究密封结构的应变和应力变化趋势,探讨坡度角对密封件使用寿命的影响规律。结果显示:外部载荷作用下的环状阶梯型密封件的应力主要产生于外部第一层凹角位置,相同载荷下环状阶梯型密封件所受的应力与产生的形变,随着坡度角增大应力与形变均先出现极大值,随后出现振幅相近的波动;使用寿命受到应力与形变的耦合作用,其变化规律也随坡度角的增加呈现出类似趋势,只是出现极值后的振幅较前者更大。在环状阶梯型密封件的设计过程中,优化外侧环状表面与轴向之间的坡度角能够一定程度上降低密封件产生的应力,减小整体发生的形变,从而间...

对于湍流的计算一直是流体力学领域的难点,而垂直轴风力发电机周围流场的湍流非常复杂,对其CFD仿真模拟选取湍流模型一直各抒己见。选取目前使用最为广泛的SST k-ω、Realize k-ε、RNG k-ε和标准k-ε湍流模型进行CFD仿真,模拟双叶片直线翼垂直轴风力发电机的叶片表面压力分布和单叶片转矩系数,并与采用高速多点压力测量仪和力矩传感器测量的实验数据进行对比分析。其结论为,在叶片失速区,采用标准k-ε和Realize k-ε湍流模型CFD仿真模拟的结果与实验值拟合度很低;当叶片处于深度失速区时,采用RNG k-ε湍流模型CFD仿真模拟的结果与实验结果拟合度最高,而在轻失速区时,采用SST k-ω湍流模型模拟得到的值与实验测量值拟合度最好。从单叶片转矩系数角度分析可得,采用SST k-ω湍流模型模拟得到的值与实验测量值拟合度最好。