对翼尖小翼对h型垂直轴风机气动性能的影响研究

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1、机械设计与制造第9期70MachineryDesign&Manufacture2013年9月翼尖小翼对H型垂直轴风机气动性能的影响研究邓飞，王佳，冯潇涛，原晓刚(西北工业大学航海学院，陕西西安710072)摘要：为探究翼尖小翼对H型垂直轴风机气动性能的影响规律，采用数值仿真方法，应用商业CFD软件Fluent计算并分析了翼尖涡流对不同展弦比叶片平均升力的影响。同时，用数值仿真方法分析了安装翼尖小翼前后翼尖涡流和叶片升力大小的变化，并通过试验对计算结果进行验证。研究结果表明，H型垂直轴风机叶片的展弦比越小，叶片升力受翼尖涡

2、流的影响越明显；翼尖小翼适用于小展弦比的H型垂直轴风机，可有效削弱翼尖涡流的不利影响，增大叶片升力、提高叶片效率。关键词：垂直轴风机；翼尖小翼：翼尖涡流；升力中图分类号：TH16；TM315文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)09—0070—03TheInfluenceofWingletOfH-TypeVAWT’SAerodynamicPerformanceDENGFei，WANGJia，FENGXiao-tao，YUANXiao—gang(NorthwesternPolytechnicalUniver

3、sity，SchoolofMarineEngineering，ShaanxiXi’an710072，China)Abstract：InordertostudytheregularinfluenceofwingletontheH-typeVAwT’Saerodynamicpeformance．itappliesCFDsoftwareFluenttOcomputetheforceindiferentconditionsofaspectratio．Numericalsimulationisusedtoanalyzewingle

4、teffectonfvortexandziftforce．Theconclusiondrawnisalsoprovedbyexperiment．TheresultsshowthatlowerH—typeVAWT’aspectratioCO11generatebiggish砷，vortex．WingletwhichissuitableforloweraspectratioH—typeVAWT，vanweakentheadverseeffectoffYO~X．Simultaneously，wingletmngn钯sziftf

5、orce．KeyWords：H-TypeVAWT；Winglet；TipVortex；LiftForce1引言2展弦比对平均升力L影响规律的研究垂直轴风力发电机以达里厄风机为基础，将其曲线叶片改为探究展弦比对平均升力L的影响规律，采用CFD方法，为直线叶片『l1。在垂直轴风力发电机中，H型垂直轴风力发电机建立了三种不同展弦比的叶片模型，通过对比三种模型受到的平是最受关注的一种。H型垂直轴风机利用空气流过叶片产生升均升力L与展弦比的对应关系，取得两者之间的定性关系结论。力在切向的分力作为驱动力实现风机旋转，其切向力由叶片前

6、2．1建立模型后表面的压差产生。由于压差的存在，在风机叶片的翼尖处，高模型的翼型采用NACAO015翼型，其参数设置，如表1所压表面的气流会绕过翼尖流向低压表面，形成翼尖涡流，风力机示。网格划分使用分块的结构化网格，为了提高计算精度，在叶片叶尖涡从旋转叶片的尖部生成，以螺旋状向下游发展121，致使翼的周围对网格进行加密处理。叶片附近的网格划分，如图1所示。尖附近压差降低，叶片的升力下降。翼尖涡流是造成叶片效率设定来流速度为lOm／s，以叶片弦长为参考长度的雷诺数为Re=降低的主要原因之一_引。为了减小翼尖涡流，在大型飞机

7、上一般5．48x104，湍流模型使用标准k-e模型，壁面方程为非平衡壁面方采用加装翼尖小翼的方法，用以减小这种不利影响。文献用程，时间为定常，采用二阶迎风格式离散，SIMPLE算法求解离散数值模拟方法研究了不同条件下垂直轴风机的气动性能。德国后的代数方程。某公司为抑制生成扰流和旋涡，在水平轴风机叶片端部加装了表1不同展弦比模型的参数设置“小翼”[91。参照机翼与水平轴风机上的方法，基于NACAO015翼Tab．1ParameterSettingonModels型，建立了加装翼尖小翼的数值仿真模型和实物模型，用于分析ofD

8、iferentAspectRatio不同展弦比下翼尖涡流对升力的影响，以及翼尖小翼对叶片升力大小的影响。为方便后续描述，引入平均升力的概念，即单位长度，叶片产生升力的大小，=竽，式中：卜平均升力；一叶片受到t一的总升力；卜一叶片翼展。来稿日期：2012—11-07作者简介：邓飞，(1972一)，男，山西临汾人，博士，