翼型厚度对风力机翼型气动特性的影响

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1、2010年第38卷第2期流体机械31文章编号：1005---0329(2010)O2—003l—04翼型厚度对风力机翼型气动特性的影响李常，梁武科。金雪红，王学涛(西安理工大学，陕西西安710048)摘要：在Re=3×10。下，基于k—WSST两方程湍流模型对两种不同厚度的NREL风力机专用翼型进行了数值模拟，重点研究了一5。～15。攻角下不同厚度对翼型气动特性的影响规律。非定常计算结果表明：不同厚度对翼型气动性能影响显著，在某一小攻角范围，较小厚度值可获得较大升阻比，在大攻角翼型发生失速时，较大厚度值可提高翼型的升阻比

2、，拓宽高升阻比的攻角范围，有效改善翼型的分离流动特性。关键词：k—wSST湍流模型；翼型厚度；气动性能；非定常；分离流中图分类号：TK83文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2010．02．008EfectsofAerofoilThicknessonAirfoilAerodynamicCharacteristicsLIChang，LIANGWu—ke，JINXue—hong，WANGXue·tao(XianUniversityofTechnology，Xian710048，China)

3、Abstract：Basedonthek-WSSTturbulencemodel，twoairfoilsofdifferentthicknessaresimulatedatRe：3×10。．theaerody—namiccharacteristicsofairfoilwithdiferentthicknessesattheattackangleof一5。～15。areinvestigated．Theunsteadynumericalresultsshowthat：theeffectofthedifferentaerofo

4、ilthicknessisobvioustotheaerodynamicperformance，atasmallangleofat—tackrange，thegreaterthicknessleadstothelargelift-dragratio，atlargeangleofattack，largerthicknesscanimprovethelift—dragratio，broadenthescopeoftheangleofattackofthehighlift—dragratio，effectivelyimprov

5、etheflowseparationcharacteris—tics．Keywords：k-WSSTturbulencemodel；aerofoilthickness；aerodynamicperformance；separatedflow1前言析厚度对翼型气动特性的影响。随着风力机发电技术的迅速发展和广泛应2数值研究方法用，传统翼型已经不能很好地满足风力机及其特殊运行环境的要求J，寻求高升力、低阻力、失速2．1涡流秧型工况下气动性能稳定的风力机专用翼型已成为当k—wSST两方程模型为：今风力机研究领域的一个重要方向，改

6、变翼型厚=——tx(—alto—；~一F：)；。1=0·31(1)度就是提高翼型性能的一个重要研究内容。文献ma[2]分析了翼型厚度对其升力特性、阻力特性、失=毒[(+)差]+r警一卢p速特性等气动特性的影响，说明厚度也是影响翼型性能的重要因素。(=一p)(2)本文采用数值计算方法对NREL系列中=$832以及弯度相近，相对厚度不同的$827、$828去c十+盖丁嚣一三种翼型进行数值模拟，通过与NREL的试验结+2(1一F)P1OkOto(3)果进行比较，验证所采用的数值方法的可行性，分收稿日期：20o9—O9—O7修稿

7、日期：2009—1O一1032FLUIDMACHINERYVo1．38，No．2，2010式中卢、or、or——模型参数验数据进行比较，如图2所示。、F，——混合函数k—WSST湍流模型是MeterF．R在Wilcox1．6提出的k—W模型的基础上，结合k一￡湍流模型的优点发展起来的，它利用函数F将k一￡和k—W二方程模式结合起来，再利用混合函数改o．6进涡团粘性系数在壁面逆压流动区域的结果，充分发挥了k一8模型处理自由流，k—W模型处理壁面约束流动的特长。2．2数值方法本文采用Fluent前处理软件Gambit2．0对

8、图2$832升力、阻力系数随攻角的变化$832翼型进行几何建模，计算网格为C型结构化从图中可看出，在一2。～10。攻角范围内，使网格，网格数为58600，其中翼型表面分布了189用k—WSST湍流模型得到的二维翼型计算结果个节点，图1是网格的局部放大。与试验值吻合较好，说明该湍流模型可有效地用于本文的数值模拟研究。3