为改善H型垂直轴风力机(VAWT)的气动特性,文章研究了6种翼型型线改变后的翼型对H型VAWT气动特性的影响,并进行了数值模拟计算和风洞试验。风洞试验验证了模拟计算的结果,证明了型线改变后的风力机对提高气动性有积极的作用。试验结果表明1波浪型风机和Dimple型风机均可在一定叶尖速比(λ)范围内提高风力机的风能利用率,其中1波浪型风力机在低λ下最高可提高风能利用率13.76%,其单叶片切向力在下游区明显增大;Dimple型风力机在高λ下最高可提高风能利用率14.6%,其单叶片切向力在上游区明显增大。两种改型后的翼型均可改善流动分离,并提高VAWT的气动性能。

基于动网格技术，通过编写UDF代码成功实现了叶片的一阶弯振及一二阶叠加弯振。数值模拟过程中，采用大涡模拟（LES）分析刚性叶片与低阶弯振后风轮近尾迹速度与涡量特征。运用FW-H方程，以风轮表面为声源面，通过选取不同测试线上的监测点分析叶片不同运动状态下辐射声频谱及声压级变化。研究结果表明:施加振动后，在0.71R处出现轴向速度亏损，且在叶尖位置亏损最大;振动风轮整体噪声增大。文章通过研究模拟振动风轮的尾迹流动和噪声分析，为实际运行的风力机产生的气动噪声及声辐射传播特性提供一定参考。