水平轴风力机叶片翼型流场的数值模拟.pdf

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1、第31卷第2期能源技术V01．31No．22010年4月ENERGYTECHNOLoGYApr．2010水平轴风力机叶片翼型流场的数值模拟闫海津，李佳，胡丹梅(上海电力学院能源与环境工程学院，上海200090)摘要：为了直观形象地探讨水平轴风力机叶片翼型的气动特性，利用计算流体力学软件FLUENT对水平轴风力机叶片常用翼型NACA63425流场进行了数值模拟，得出了翼型NA—CA63425在不同来流攻角下的升力系数、阻力系数、升阻比和不同流攻角下的流场流线图和翼型表面的压力分布。根据模拟结果对不同攻角下尾迹漩涡分离流动进行了分

2、析和比较，得出该翼型气动特性随攻角的变化规律。关键词：翼型；流场；尾迹分离；数值模拟中图分类号：TK83文献标志码：B文章编号：1005—7439(2010)02—0081—04NumeriealSimulationontheAirfoilFlowFieldofHorizontalWindTurbineBladesYANHa¨in，LI-Jia。删Oan-lnei(SchoolofThermalpower&EnvironmentalEngineering，ShanghaiUniversityofElectricPowerSha

3、nghai200090，China)Abstract：Todiscussandanalyzetheairfoilofhorizontalwindturbinebladesmoredirectviewingandvivid，theairfoilNACA63425usedwidelyinthehorizontalwindturbinebladesisnumericallyinvestigatedbytheComputationalFluidDynamicssoftware．Thecoefficientsofliftanddraga

4、swellasthepressureandvelocitydistributionarecalculatedindifferentangleofflowattackforairfoilNACA63425．Analysisandcomparisonthevortexseparationflowunderthedifferentangleofflowattack，whichworksouttheaerodynamicscharacteristicsoftheairfoilNACA63425．Keywords：airfoil；flo

5、w；vortexseparation；numericalsimulation水平轴风力机运行时，如果翼型来流的攻角较得出翼型在不同攻角下的压力分布、升力系数、阻力大，绕翼型的流动边界层就会严重分离，因此准确获系数及升阻比，分析翼型的分离流动情况。得翼型的气动特性对于风力机叶片设计非常重要，1风力机叶片的数值模拟但是这种复杂的分离流动现象采用试验的方法测量非常困难，而且大量的试验将使翼型的设计周期延1．1基本方程长和成本增加。采用CFD计算流体力学数值模拟风力机叶片的运转速度不大，翼型的绕流可以替代试验测定工作确定翼型的气动特性

6、，可以缩短看作不可压缩流动。数值计算模型采用二维连续性设计周期和降低设计成本，已经在实际工程中得到方程和二维不可压缩N—S方程引。了广泛的应用。NACA634系列翼型是一种总体性二维连续性方程：能表现良好的翼型，在各种水平轴风力机上得到了+o(Oux)+aa‘a一0广泛的应用，本文将采用CFD软件FLUENT对该v系列翼型中的NACA63425进行数值模拟[2]，二维不可压缩N—S方程：+一基金项目：国家自然科学基金项目50706025；上海市教育委员会科研项目07ZZ144；上海市地方院校能力建设项目08160512400一

7、+(势+)资助闫海津等：水平轴风力机叶片翼型流场的数值模拟口边界为速度进口边界条件，速度为无穷远处的来+“+一uL032o流风速；考虑到计算区域相对弦长较大，流动在出口一3v4’-P，f＼az-4‘-a5,2＼／处已经得到了充分的发展，所以选用自由出流为出口边界条件；翼型表面为无滑移固壁边界。式中：ID为空气密度；为空气的粘性系数。1．2网格划分2计算结果与分析由于所采用翼型的几何形状并不十分复杂，考2．1升力系数、阻力系数及升阻比虑到数值求解效率等因素，本文采用了C型网格。对NACA63425翼型流场在来流攻角为0。至为了减

8、少计算域外的边界对计算过程的影响，外边30。范围下的流动情况进行的数值模拟，取来流的速界长度分别取翼型弦长和最大厚度1o倍左右的距度为风力机在额定工作状态下的风速，12m／s。利离。为了能够得出更加准确的结果，网格在翼型表用数值计算得到的翼型升力系数、阻力系数和升阻面采取了网