渦流發(fā)生器參數(shù)對風力機葉片氣動特性影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，風力發(fā)電機越來越受到全世界的關注并快速發(fā)展起來，但由于葉片在大攻角范圍內(nèi)存在失速特性，風力機葉片的發(fā)電功率并不是特別理想。在整個風電機組中，葉片是最核心的關鍵零部件，葉片的氣動性能是至關重要的，是決定風力機發(fā)電功率的根本因素。當葉片達到失速攻角過后，葉片表面非常容易發(fā)生邊界層流動分離現(xiàn)象，這會引起葉片的氣動性能迅速降低。安裝渦流發(fā)生器能夠有效地抑制葉片表面的流動分離，從而明顯地改善了風力機的發(fā)電功率。因此，在大攻角范圍條件下，風

2、力機葉片上的渦流發(fā)生器的設計就顯得尤其重要。
　　本文研究渦流發(fā)生器的課題主要是根據(jù)國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)“先進風力機翼型族設計技術研究（項目編號：2012AA051301）”和國家自然科學基金項目“基于參數(shù)化的風力發(fā)電機葉片氣動性能與結構一體化設計理論（項目編號：51175526）”的研究內(nèi)容的要求進行研究，本文提出“渦流發(fā)生器參數(shù)對風力機葉片氣動特性影響的數(shù)值模擬研究”的課題，對帶渦流發(fā)生器的風力機專用翼型段的氣

3、動性能進行計算，并與干凈翼型段和某公司安裝有渦流發(fā)生器的翼型段的氣動性能試驗數(shù)據(jù)進行對比分析?；?DU91-W2-250翼型，運用 CFD數(shù)值模擬的方法對渦流發(fā)生器(VG)的位置參數(shù)和形狀參數(shù)對翼型段氣動特性的影響進行數(shù)值模擬研究。通過對比安裝渦流發(fā)生器翼型段、干凈翼型段、和某企業(yè)翼型段 DU25VGA的實驗數(shù)據(jù)，重點分析渦流發(fā)生器的位置以及形狀參數(shù)對翼型表面流動分離控制和翼型段氣動性能的影響。最后根據(jù)以上數(shù)值模擬研究，總結出VG翼型

4、段設計方法。主要的工作內(nèi)容和思路如下：
　?、俨捎?ANSYS ICEM-CFD對流場以及翼型段進行網(wǎng)格劃分，然后采用ANSYS FLUENT軟件對VG翼型段的氣動性能進行計算。通過與試驗結果進行對比分析，確定出VG翼型段的網(wǎng)格劃分方法和氣動性能的計算方法。
　?、谝訢U91-W2-250翼型為基礎，采用ANSYS FLUENT進行了渦流發(fā)生器葉片三維翼型段氣動特性的數(shù)值模擬。重點分析了渦流發(fā)生器的形狀參數(shù)對翼型表面流動分離

5、控制的影響和典型形狀時的旋渦特性。結果表明：在雷諾數(shù)為63.0?10的條件下，渦流發(fā)生器楔形角為25°時氣動性能最佳；高度7mm時氣動性能最佳；上緣長度為7mm時流動分離抑制效果最好。
　?、垡酝瑯拥姆治龇椒?，通過對比安裝渦流發(fā)生器翼型段、干凈翼型段、和某企業(yè)翼型段 DU25VGA的實驗數(shù)據(jù)，重點分析了渦流發(fā)生器的位置參數(shù)對翼型段氣動性能的影響和典型位置時的旋渦特性。結果表明：在雷諾數(shù)為63.0?10的條件下渦流發(fā)生器安裝角為18