發(fā)布時間：2021-04-17 23:14

　　為了改善風力機大厚度翼型的氣動性能,采用零質(zhì)量射流對翼型附近的流動進行流動控制。采用非定常雷諾時均模擬方法（URANS）對動態(tài)失速狀態(tài)下帶零質(zhì)量射流的DU97-W-300翼型的繞流場進行數(shù)值模擬,并對比控制前和控制后的翼型氣動特性。結果表明,隨著射流折合頻率的增加,翼型失速攻角逐漸增大,升力系數(shù)曲線的波動次數(shù)逐漸減小。零質(zhì)量射流可以有效抑制流動分離,其抑制動態(tài)失速的能力隨翼型折合頻率的增加而增強,隨激勵器動量系數(shù)的增加而增強。 

【文章來源】：可再生能源. 2019,37(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

里型nnann的幾何植型

數(shù)為160，第一層網(wǎng)格高度為0.001mm，Y+<1，翼型周向網(wǎng)格數(shù)為460，網(wǎng)格總數(shù)為8萬。為了精確求解噴口附近的流動結構，在翼型噴口附近區(qū)域進行了加密。激勵器位于20%弦長處時，流場區(qū)域的局部網(wǎng)格如圖3所示。2.2邊界條件采用速度進口、壓力出口邊界條件。葉片表面將激勵器振動膜的振動過程轉化為噴口所在位置射流速度隨時間的變化關系[10]，即：v（t）=Vsin（2πft）（1）式中：V為一個周期內(nèi)激勵速度的最大值；f為激勵頻率。射流最大速度隨時間的變化如圖2所示。由圖2可知，射流最大速度呈正弦規(guī)律變化。射流動量系數(shù)定義為cμ=2HCv0U∞2（2）式中：H為噴口寬度；C為翼型弦長；U∞為主流來流速度；v0為激勵器整個工作周期內(nèi)的吹氣平均速度。v0=1TT20乙v（t）dt（3）式中：T為激勵器的工作周期。翼型振蕩的折合頻率定義為k=πCωU∞（4）式中：ω為翼型振蕩頻率。壓力系數(shù)定義為CP=P-P∞0.5ρU∞2（5）式中：P，P∞分別為翼型表面靜壓和翼型來流遠場壓強；ρ為流體密度。給定5種折合頻率，研究不同折合頻率下零質(zhì)量射流對翼型氣動特性的影響。給定4種射流動量系數(shù)，研究不同動量系數(shù)下零質(zhì)量射流推遲翼型動態(tài)失速的效果，具體研究方案見表1。圖1翼型DU300的幾何模型Fig.1GeometricmodelofDU300airfoil30°Hv（t）XU∞圖2射流最大速度隨時間的變化Fig.2Variationofmaxvelocitywithtimev/V10-1t/T00.250.500.751.00表1研究方案Table1Parameterssetting研究方案R

2數(shù)值方法2.1計算域與網(wǎng)格本文采用圓形計算域，為了減少計算域邊界對翼型表面壓力分布的影響，計算域半徑R=30C。使用ICEM軟件中的O型網(wǎng)格進行網(wǎng)格劃分，生成全域結構網(wǎng)格。徑向網(wǎng)格數(shù)為160，第一層網(wǎng)格高度為0.001mm，Y+<1，翼型周向網(wǎng)格數(shù)為460，網(wǎng)格總數(shù)為8萬。為了精確求解噴口附近的流動結構，在翼型噴口附近區(qū)域進行了加密。激勵器位于20%弦長處時，流場區(qū)域的局部網(wǎng)格如圖3所示。2.2邊界條件采用速度進口、壓力出口邊界條件。葉片表面將激勵器振動膜的振動過程轉化為噴口所在位置射流速度隨時間的變化關系[10]，即：v（t）=Vsin（2πft）（1）式中：V為一個周期內(nèi)激勵速度的最大值；f為激勵頻率。射流最大速度隨時間的變化如圖2所示。由圖2可知，射流最大速度呈正弦規(guī)律變化。射流動量系數(shù)定義為cμ=2HCv0U∞2（2）式中：H為噴口寬度；C為翼型弦長；U∞為主流來流速度；v0為激勵器整個工作周期內(nèi)的吹氣平均速度。v0=1TT20乙v（t）dt（3）式中：T為激勵器的工作周期。翼型振蕩的折合頻率定義為k=πCωU∞（4）式中：ω為翼型振蕩頻率。壓力系數(shù)定義為CP=P-P∞0.5ρU∞2（5）式中：P，P∞分別為翼型表面靜壓和翼型來流遠場壓強；ρ為流體密度。給定5種折合頻率，研究不同折合頻率下零質(zhì)量射流對翼型氣動特性的影響。給定4種射流動量系數(shù)，研究不同動量系數(shù)下零質(zhì)量射流推遲翼型動態(tài)失速的效果，具體研究方案見表1。圖1翼型DU300的幾何模型Fig.1Geometricmodel

【參考文獻】：
期刊論文
[1]渦發(fā)生器對風力機翼型動態(tài)失速的影響[J]. 戴麗萍,許雅蘋,周強,王曉東,康順.  工程熱物理學報. 2018(08)
[2]激勵特性對零質(zhì)量射流的影響[J]. 祝健,康順,王曉東.  工程熱物理學報. 2017(06)
[3]斜出口合成射流控制機翼分離流實驗研究[J]. 左偉,顧蘊松,程克明,劉源.  實驗流體力學. 2014(06)
[4]合成射流環(huán)量控制翼型增升技術[J]. 張攀峰,燕波,戴晨峰.  中國科學:技術科學. 2012(09)
[5]零質(zhì)量射流技術及其應用研究進展[J]. 張攀峰,王晉軍,馮立好.  中國科學（E輯:技術科學）. 2008(03)



本文編號：3144316