葉片翼型結(jié)冰形態(tài)及其氣動特性
發(fā)布時間:2021-12-23 01:01
針對風(fēng)力機(jī)葉片翼型形狀對結(jié)冰過程的影響及其導(dǎo)致的氣動特性變化問題,采用歐拉法及熱傳質(zhì)原理構(gòu)建葉片結(jié)冰過程的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行數(shù)值模擬分析。以NH02系列翼型族為例,建立翼型曲率特征模型,研究葉片關(guān)鍵參數(shù)如最大厚度對結(jié)冰量的影響機(jī)制,預(yù)測了某翼型在不同工況下的冰形及位置,探究了干凈與結(jié)冰翼型的升、阻力特性變化規(guī)律。結(jié)果表明,結(jié)冰量與葉片的相對厚度及最大相對厚度所在位置呈正相關(guān)性;結(jié)冰導(dǎo)致升力系數(shù)變化范圍為5%~20%,阻力系數(shù)為干凈翼型的1.4~2.45倍;結(jié)冰致使翼型失速迎角變小,翼型提前進(jìn)入失速狀態(tài)。
【文章來源】:南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,52(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:7 頁
【部分圖文】:
翼型計(jì)算網(wǎng)格
本文在求解結(jié)冰形態(tài)時,近壁面雷諾數(shù)Re=4.65×106,在迎角0°進(jìn)行溫度分別為-2,-6和-10℃的結(jié)冰形態(tài)求解。文獻(xiàn)[9]試驗(yàn)獲得的結(jié)冰形態(tài)如圖2(a)所示,仿真得到的結(jié)冰分布情況與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果對比如圖2(b)所示。由仿真結(jié)果與文獻(xiàn)[9]的結(jié)冰試驗(yàn)結(jié)果對比分析可知,仿真結(jié)冰形狀與結(jié)冰位置與試驗(yàn)結(jié)果在一定程度上吻合性較好,進(jìn)而開展后續(xù)翼型形狀參數(shù)對結(jié)冰的影響及結(jié)冰翼型的失速特性影響研究。
翼型前緣曲率大小直接影響翼型與過冷卻水滴的碰撞面積,又因曲率大小由上翼面最高點(diǎn)U(Xu,Yu)點(diǎn),下翼面最低點(diǎn)B(Xb,Yb)點(diǎn)決定,故使用該兩點(diǎn)將翼型輪廓線進(jìn)行分段劃分,其中Xu,Xb與Yu、Yb分別為U點(diǎn)和B點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)。以翼型前緣(0,0)點(diǎn)為基準(zhǔn),建立X,Y軸;U點(diǎn)與B點(diǎn)的橫坐標(biāo)之差為Xoffset,縱坐標(biāo)之差為Yoffset,上翼面與下翼面的距離最大值為Tmax,Tmax所在位置在X軸上投影的平均值為Xmean,Tmax所在位置在Y軸上投影的平均值為Ymean。翼型曲率參數(shù)測試條件見表1。2.3 數(shù)值模擬及結(jié)果分析
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]結(jié)冰對風(fēng)力機(jī)載荷的影響[J]. 胡良權(quán),陳進(jìn)格,沈昕,竺曉程,杜朝輝. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(08)
[2]旋轉(zhuǎn)葉片結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)研究[J]. 王紹龍,李巖,田川公太朗,馮放. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2017(06)
[3]風(fēng)力機(jī)葉片雨淞覆冰的三維數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究[J]. 梁健,舒立春,胡琴,蔣興良,何高輝,劉延慶. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2017(15)
[4]覆冰條件下風(fēng)力機(jī)翼型氣動性能的研究[J]. 付忠廣,石黎. 太陽能學(xué)報(bào). 2016(03)
[5]Characteristics for wind energy and wind turbines by considering vertical wind shear[J]. 鄭玉巧,趙榮珍. Journal of Central South University. 2015(06)
[6]機(jī)翼防冰過程中冰脊問題的數(shù)值分析[J]. 王超,常士楠,楊波,黎明中. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(06)
[7]基于歐拉方法的旋翼翼型結(jié)冰數(shù)值模擬及參數(shù)影響[J]. 張威,林永峰,陳平劍. 南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(03)
[8]水滴多尺寸分布對水滴撞擊特性和結(jié)冰增長的影響[J]. 朱程香,孫志國,付斌,朱春玲. 南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(05)
[9]三維復(fù)雜表面水滴撞擊特性計(jì)算[J]. 楊勝華,林貴平,申曉斌. 航空動力學(xué)報(bào). 2010(02)
本文編號:3547457
【文章來源】:南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,52(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:7 頁
【部分圖文】:
翼型計(jì)算網(wǎng)格
本文在求解結(jié)冰形態(tài)時,近壁面雷諾數(shù)Re=4.65×106,在迎角0°進(jìn)行溫度分別為-2,-6和-10℃的結(jié)冰形態(tài)求解。文獻(xiàn)[9]試驗(yàn)獲得的結(jié)冰形態(tài)如圖2(a)所示,仿真得到的結(jié)冰分布情況與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果對比如圖2(b)所示。由仿真結(jié)果與文獻(xiàn)[9]的結(jié)冰試驗(yàn)結(jié)果對比分析可知,仿真結(jié)冰形狀與結(jié)冰位置與試驗(yàn)結(jié)果在一定程度上吻合性較好,進(jìn)而開展后續(xù)翼型形狀參數(shù)對結(jié)冰的影響及結(jié)冰翼型的失速特性影響研究。
翼型前緣曲率大小直接影響翼型與過冷卻水滴的碰撞面積,又因曲率大小由上翼面最高點(diǎn)U(Xu,Yu)點(diǎn),下翼面最低點(diǎn)B(Xb,Yb)點(diǎn)決定,故使用該兩點(diǎn)將翼型輪廓線進(jìn)行分段劃分,其中Xu,Xb與Yu、Yb分別為U點(diǎn)和B點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)。以翼型前緣(0,0)點(diǎn)為基準(zhǔn),建立X,Y軸;U點(diǎn)與B點(diǎn)的橫坐標(biāo)之差為Xoffset,縱坐標(biāo)之差為Yoffset,上翼面與下翼面的距離最大值為Tmax,Tmax所在位置在X軸上投影的平均值為Xmean,Tmax所在位置在Y軸上投影的平均值為Ymean。翼型曲率參數(shù)測試條件見表1。2.3 數(shù)值模擬及結(jié)果分析
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]結(jié)冰對風(fēng)力機(jī)載荷的影響[J]. 胡良權(quán),陳進(jìn)格,沈昕,竺曉程,杜朝輝. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(08)
[2]旋轉(zhuǎn)葉片結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)研究[J]. 王紹龍,李巖,田川公太朗,馮放. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2017(06)
[3]風(fēng)力機(jī)葉片雨淞覆冰的三維數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究[J]. 梁健,舒立春,胡琴,蔣興良,何高輝,劉延慶. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2017(15)
[4]覆冰條件下風(fēng)力機(jī)翼型氣動性能的研究[J]. 付忠廣,石黎. 太陽能學(xué)報(bào). 2016(03)
[5]Characteristics for wind energy and wind turbines by considering vertical wind shear[J]. 鄭玉巧,趙榮珍. Journal of Central South University. 2015(06)
[6]機(jī)翼防冰過程中冰脊問題的數(shù)值分析[J]. 王超,常士楠,楊波,黎明中. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(06)
[7]基于歐拉方法的旋翼翼型結(jié)冰數(shù)值模擬及參數(shù)影響[J]. 張威,林永峰,陳平劍. 南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(03)
[8]水滴多尺寸分布對水滴撞擊特性和結(jié)冰增長的影響[J]. 朱程香,孫志國,付斌,朱春玲. 南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(05)
[9]三維復(fù)雜表面水滴撞擊特性計(jì)算[J]. 楊勝華,林貴平,申曉斌. 航空動力學(xué)報(bào). 2010(02)
本文編號:3547457
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