模拟S809风力发电机叶片翼型冬季结冰现象,将笛卡尔坐标系下的覆冰外形转换至极坐标,并拟合此范围内的覆冰增长公式.模拟及公式拟合结果表明在一定温度范围内,拟合公式可以有效预测覆冰增长量,对比冰厚比表达方式,此方法可以更准确表征覆冰程度;气动特性对比结果显示在一定攻角范围内叶片结冰将导致叶片气动性能提升.

[目的]旨在研究在寒冷环境下空气中大量存在的过冷水滴在船舶动力系统进气道中结冰对进气系统气动性能的影响。[方法]首先,以NACA 0012翼型为研究对象,对该翼型的气动性能进行数值计算,通过与实验值对比,验证所建立的模型和数值模拟方法的有效性;其次,采用拉格朗日法对过冷水滴的撞击特性进行数值模拟研究,采用用户自定义函数(UDF)对商业软件Fluent进行二次开发,对不同来流条件下该翼型的水收集系数进行数值模拟分析;最后,结合动网格技术和UDF自编程序对该翼型的结冰特性进行单向耦合的数值模拟研究,并分析结冰后的翼型气动性能。[结果]结果表明,来流攻角和水滴直径对水滴的撞击范围和及收集系数有较大影响,来流速度对水滴的撞击范围影响较小,但对水收集系数有一定影响。此外,在0°攻角条件下,翼型前缘积冰对其气动性能影响较小,但是,在...

以NACA0012翼型为研究对象,采用Transition SST湍流模型和Simple算法模拟了高雷诺数下吸气控制对翼型失速特性的影响。设计了4种吸气策略,详细探讨了不同吸气策略对翼型动态失速的影响,并对比其所需能耗。结果表明在相同动量系数下吸气控制对动态失速涡的抑制明显优于喷气控制;与喷气控制相比,采用吸气控制后翼型的平均升力系数可提高13%以上,平均阻力系数可降低80%;当采用开口向下的Sin函数策略时,翼型的等效升阻比最大。

风力机朝着大型化方向发展,20MW以上海上超大型风力机即将面世。叶片r>0.6R段为风力机出功的主要部位,该部位翼型气动性能的优劣直接影响着发电量,然而叶片表面污染会引起气动性能下降,导致发电量减少,因此在设计叶片主要出功段翼型时必须考虑翼型的抗污特性。本文根据20MW超大型风力机结构要求和运行工况,以风力机叶片常用翼型DU93-W-210和DU91-W2-250为基本翼型,利用XFOIL几何造型工具,通过在小攻角附着流动条件计算精度较高的RFOIL软件,计算气动性能参数和抗污特性评价指标值,在Re=1×107和Re=2×107下分别设计和筛选得到了叶片0.8R~1.0R和0.6R~0.8R区域抗污特性和综合气动性能俱优的YCU20-W-210和YCU20-W-250两个翼型,可为超大型风力机叶片翼型设计提供借鉴和选用。

主要研究了翼型、雷诺数和实度对达里厄型风力发电机效率和气动性能的影响。为了提高达里厄型发电机的效率和气动性能,借助MATLAB矩阵实验室平台,选择对称翼型NACA0018、NACA0012作为比较对象,设计气动计算模型相关程序,计算出风力发电机功率系数随叶尖速比变化的规律。并以此为基础,通过改变初始化参数,总结各种参数改变时对达里厄型风力发电机气动性能的影响规律,最后得到提高达里厄型风力发电机气动性能和效率的最佳参数,可为达里厄型风力发电机的优化及更深入的研究提供参考。

采用数值模拟方法研究了运动表面长度l、速度比k、凹槽深度h和运动表面的无量纲位置s对带局部运动表面的NACA0012翼型动态失速特性的影响,在相同工况下对比了带表面射流与运动表面边界层控制方法(MSBC)对动态失速的控制效果。结果表明采用运动表面边界层控制方法能够明显改善翼型的动态失速特性;在最优参数组合(s=0.4、l=0.4、k=1和h=0.25 mm)下MSBC翼型的等效升阻比较原始翼型增大了57.10%;当耗能系数较低时,与带表面射流的翼型相比,采用MSBC翼型可以通过较少的局部能量输入,就能达到提高翼型气动效率的目的。

采用Hicks-Hence函数构建翼型，利用FLUENT软件对翼型的气动性能和噪声水平进行计算，并根据均匀设计试验方法，利用偏最小二乘回归法进行数据统计分析，构建多项式响应面模型；以翼型升阻比和噪声水平为目标函数，采用遗传算法对翼型性能进行优化设计，得到优化翼型；将优化翼型与基准翼型的性能进行了对比，结果表明，优化翼型的升阻比提高，噪声水平下降，优化效果明显。

针对风力机专用翼型FFA-W3-211进行数值模拟，深入系统探讨了粗糙度对该翼型气动性能的影响。采用剪切应力输运k-omega湍流模型进行CFD计算；于翼型表面均匀分布不同粗糙度，求出该翼型敏感粗糙度；同时，研究了在该翼型吸力面和压力面不同位置布置敏感粗糙度时，粗糙带位置对翼型升力系数和阻力系数的影响，分别求出吸力面和压力面的敏感粗糙带位置，与软件XFOIL算出转捩点位置进行对比，分析粗糙度对该翼型气动性能的影响。计算结果对风力机专用翼型的设计与开发具有一定的理论价值。

基于NREL S809翼型研究尾翼摆角对于翼型气动性能的影响.通过对比升阻力系数的模拟值与实验值排除了网格质量对翼型气动性能的影响验证了利用S-A（Spalart-Allmaras）湍流模型对风力机翼型进行计算的有效性确定了合理的模拟方案分析了翼型的气动性能.在此基础上将S809翼型进行了尾缘变形生成S809上摆-5°、下摆5°、10°及15°这4种变形翼型.再利用CFD（computational fluid dynamics）软件对它们进行数值计算分析了各个翼型升阻力系数及流场特性.研究表明随着尾缘下摆角度的增加变形翼型上下表面压差逐渐增大下摆翼型在升阻力特性方面有较大改善.但随着翼型下摆角度的增大翼型产生分离涡的攻角却随之减小更易失速.而上摆翼型升阻力特性及失速特性均不如原始翼型.

建立了预测翼型气动特性的理论模型并进行了数值计算研究了翼型厚度对风力机叶片翼型的气动特性影响给出了翼型厚度对翼型的升力系数、阻力系数、升阻比和流场、压力系数的影响。研究结果表明对于同一弯度不同厚度的NACA系列翼型在较小攻角时较小厚度翼型可获得较大的升阻比在大攻角时增加厚度翼型可以提高翼型的升阻比扩宽大升阻比范围而且较大厚度翼型的分离点前移速度较缓慢涡分布范围较小。