对粗糙度对风力机专用翼型气动性能影响

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1、2014年第42卷第1期流体机械17文章编号：1005—0329(2014)01—0017—05粗糙度对风力机专用翼型气动性能影响吴攀，李春，叶舟，李志敏，陈余(上海理工大学，上海，200093)摘要：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XFOI

2、L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。中图分类号：TH43；TK83文献标志码：Adoi：103969／j．issn．1005—0329．2014．01．004InfluenceofRoughnessonAerodynamicPerformanceofDedicatedWindTurbineAirfoilWUPan，LIChun，YEZhou，LIZhi—ming，CHENYu(DepartmentofEnergyandPowerEngineering，Universityof

3、ShanghaiforScienceandtechnology，Shanghai，200093，China)Abstract：NumericalsimulationWasconductedforwindturbineairfoilFFA-W3-211andtIleinfluenceottIleroughnessontheairfoilwasinvestigateddetailedlyandsystematically．Thek-omegaShearStressTransmission(SST)turbulencemodelwasem-ployedforC

4、FDcalculation．DiferentroughnesswasevenlyarrangedonairfoilSurfacetoobtainthesensitiveroughness．Thearti—clealsoanalyzedtheinfluenceontheliftcoeficientandthedragcoeficientwhensensitiveroughnesswas印pliedontovariouslo-cations．Thesensitivelocationsinsuctionsurfaceandpressuresurfacewere

5、obtainedtocomparethelocationsoftransitionpointcalculatedbyXFOIL．Thustheinfluenceofroughnessonaerodynamicperformancewasanalyzedanditmayprovidetheoreticalvalueforthedesignanddevelopmentofwindturbineairfoil．Keywords：FFA—W3-211airfoil；sensitiveroughness；transitionpoint；aerodynamicper

6、formance1前言法可有效研究表面粗糙度对风力机二维翼型气动性能的影响；包能胜等试验表明，在叶片压力随着水平轴风力机大型化，由陆地发展到海面尾缘，通过适当增加一定宽度和粗糙度的粗糙上，其工作环境愈加恶劣。长期风沙、冰雪、盐雾、带可增大叶片有效升力系数；张国强的研究表动植物等影响，都会引起叶片粗糙度变化，甚至外明翼型前缘和上表面的结冰，对气动性能影响最形尺寸突变。这对风力机的气动性能有较大影大～。响。因此，深人系统地研究表面粗糙度对翼型气在获取国外学者对FFA—W3-211翼型试验数动性能的作用机理具有重要工程意义。国内许多据基础上]，采用k-omeg

7、aSST湍流模型和基于学者都对粗糙度进行了相应研究，并得到了一些压力的Simple算法对该翼型进行粗糙度敏感性理论和试验结果：任年鑫的研究表明，数值模拟方数值模拟。收稿日期：2012—12—25修稿日期：2013—06—21基金项目：国家自然科学基金资助项目(E511176129)；上海市教委科研创新(重点)资助项目(13ZZ120)；上海市教委科研创新资助项目(13YZ066)2014年第42卷第1期流体机械19式中——底层网格厚度差控制在10％以内。故采用该模型和方程计算Y——网格厚度的无量纲特征值FFA—W3-211翼型气动性能具可行性。￡——特征

8、长度4．2表面粗糙度对风力机翼型气动影响——特征雷诺数对光滑表面翼型计算结果进行