柔性叶片附面层分离对气动性能的影响.pdf

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1、第9卷第8期中国科技论文2014年8月CHINASCIENCEPAPER柔性叶片附面层分离对气动性能的影响苏猛，林丽华，宋力，田瑞，(I．内蒙古工业大学能源与动力工程学院，呼和浩特010051；2．风能太阳能利用技术省部共建教育部重点实验室，呼和浩特010051)摘要：为揭示柔性叶片受力后的变形状态对叶片气动性能的影响规律及原因，本文利用Fluent软件，采用RNG一e湍流模型，选取柔性叶片受力变形过程中14个状态下的叶片作为研究对象并设定相同边界条件进行数值模拟计算，得到每组叶片上的压力分布、流场分布情况以及升力系数值；基于翼剖面理论和叶型附面层迁移理论，

2、对比了l4组叶片的升力系数值、附面层分离及涡流形成和发展的状态。结果表明：柔性叶片最佳迎角为2O。，最佳曲率为0．019；曲率较大的叶片在接近后缘点区域吸力面上易发生附面层分离，会导致升阻比减小，造成能量损失，降低叶片的气动性能。关键词：风力机；柔性叶片；升力系数；数值模拟；附面层分离；旋涡中图分类号：TK83文献标志码：A文章编号：2095—2783(2014)08—0965—05EffectofflexiblebladeboundarylayerseparationontheaerodynamicperformanceSuMeng，LinLihua，So

3、ngLi，TianRui’(1．CollegeofEnergyandPowerEngineering，InnerMongoliaUniversityofTechnology，Hohhot010051，China；2．KeyLaboratoryofWindEnergyandSolarEnergyoftheMinistryofEducation，Hohhot010051，China)Abstract：Forthepurposeofrevealingtherelationshipbetweendeformationandaerodynamiccharacteris

4、tics，fluentsoftwarewasusedassimulationtoolandRNG-~一emodelwasusedasturbulencemodelinnumericalsimulation．Workingconditionincludessameboundaryconditionsand14groupsofbladesthatcaninsteadof14kindsofinstantaneousforminbladedeformation．Pres—suredistributionandflowfieldand1iftcoefficientof

5、14groupsofbladeswereacquiredinnumerica1simulation．Basedontheoryofairfoilsectionandmigrationofboundarylayertheoryandbyanalyzingliftcoefficientvaluesandboundarylayerseparationandvortexonthe14groupsofblades，flexibleblade’Sbestattackangleandbestcurvatureareobtained．20。isthebestattackan

6、gleand0．019iSthebestandcurvature．Resultsshowthattheboundary1ayerseparationmoreeasilyappearsonsuctionsurfaceofgreatcurvatureblades，itwilIresultsindecreasingblade’Slift-dragratioandaerodynamicperformanceandlosingenergy．Keywords：windturbine；flexibleblade；1iftcoefficient；numericalsimul

7、ation；boundarylayerseparation；vortex用柔性材料制作的风力机叶片在受力时可发生的局限性。2010年，AsfawBeyene等E。]提出一种柔变形，改善叶片吸力面上的压力分布，使叶片内的附性翼型风力机。该风力机的翼型尾缘采用可变形的面层重新分布，降低叶片流动损失，提高叶片升阻柔性材料制成，能够适当降低负载并改善风力机的比，有利于提高风力机的效率。整体性能；但是由于翼型不是全尺度的柔性结构，遇2002年，ColinTheodore和RobertoCellE提出风速变化较大时，翼型的升阻比会减小。叶片由弹性材料制造的柔性叶片风力机

8、。这种弹性近年来，内蒙古工业大学可再生能源重点实验材