【摘 要】
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本文研究了风力机专用翼型S809的静态、动态气动性能,并对具有代表性的水平轴风力机NREL PHASEⅥ的气动性能进行了计算分析。本文研究的内容包括:
(1)针对S809翼型绕流
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本文研究了风力机专用翼型S809的静态、动态气动性能,并对具有代表性的水平轴风力机NREL PHASEⅥ的气动性能进行了计算分析。本文研究的内容包括:
(1)针对S809翼型绕流问题,建立了二维稳态模型,先对比了4种湍流模型的适用性,然后采用SSTκ-ω湍流模型和Gamma-Theta转捩模型进行了数值模拟,并分析了转捩模型对翼型静态模拟的影响。Spalart-Allmaras、κ-ω和SSTκ-ω模型在附着流动阶段能够给出较准确的升力系数。Gamma-Theta转捩模型能够准确的转捩位置和壁面摩擦力,这能大大改善附着流动阶段升阻力系数的计算准确度。
(2)对S809翼型动态模型,采用SSTκ-ω湍流模型和Gamma-Theta转捩模型分别计算了轻失速和深失速2种工况。分析了2种工况下翼型的气动性能,并评价了该转捩模型对翼型动态性能的影响。对于轻失速,由于转捩会影响边界层速度分布,进而影响气流分离位置,相对于全湍流模拟,考虑转捩效应能够使得对上仰段大迎角状态下失速和下俯段气流再附的模拟得到改善,提升动态失速性能计算的准确度。对于深失速,考虑转捩能够预测剑前缘分离涡,捕捉到前缘分离涡的产生和移动,计算结果更加贴近于实验值。
(3)对NREL PHASEⅥ风力机建立三维数值分析模型,预测叶轮的整体动力性能,对比了三维旋转模型和二维非旋转模型的区别。旋转会导致叶片内侧的失速延迟。采用Gamma-Theta转捩模型模拟,能够更准确的捕捉到叶片外侧(即中小迎角状态下)的气流分离,从而改善风轮扭矩预测准确度。
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