試驗采用光電傳感器定位周期采樣及粒子圖像測速（PIV）技術(shù),對小型水平軸風(fēng)力機(jī)中心渦的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行初步探索。試驗在B1/K2式風(fēng)洞開口段進(jìn)行,在風(fēng)輪葉根后方的不同拍攝窗口內(nèi)針對不同工況下對風(fēng)力機(jī)中心渦的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行試驗研究。結(jié)果表明,風(fēng)力機(jī)中心尾跡區(qū)內(nèi)形成的中心渦,是以旋轉(zhuǎn)方向相反的正負(fù)渦成對出現(xiàn),負(fù)渦在上,正渦在下,呈現(xiàn)一排,且一排渦生成的位置,分別位于風(fēng)輪葉根處后緣點。正、負(fù)渦的產(chǎn)生是由于翼型表面的邊界層分離,并與葉片根部的攻角很大的關(guān)系。隨著來流風(fēng)速、尖速比的增加,渦量值也增大,產(chǎn)生的位置不變;隨著方位角的增加,渦量值呈現(xiàn)遞減趨勢。隨著中心尾跡延伸,在2號窗口渦量值大幅遞減,從而有力證明了中心渦在軸向方向快速遞減的規(guī)律。 

【文章來源】：太陽能學(xué)報. 2020,41(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

激光器、CCD相機(jī)與風(fēng)輪的相對位置

氣流通過旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪時，風(fēng)輪所受轉(zhuǎn)矩是與作用來流上的轉(zhuǎn)矩大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩。在風(fēng)輪下游尾跡中可以清晰看到中心尾跡區(qū)旋轉(zhuǎn)的氣流存在渦流，與風(fēng)輪后方機(jī)艙的附著渦相互影響，從而形成中心渦。從圖2中可觀測1號拍攝窗口中風(fēng)輪葉片、機(jī)艙與產(chǎn)生的中心渦的相對位置。從圖3的1號窗口拍攝面可看出，中心尾跡區(qū)內(nèi)的中心渦是以正負(fù)渦成對出現(xiàn)的，且呈現(xiàn)一排，清楚觀測到產(chǎn)生的一排正負(fù)渦分別位于風(fēng)輪葉根處后緣點，中心渦形態(tài)較穩(wěn)定，機(jī)艙附近流場由于受到機(jī)艙的影響所以較為紊亂。在圖3中風(fēng)輪位于不同方位角在葉根部位形成的中心渦是以正負(fù)渦成對出現(xiàn)的，負(fù)渦在上，正渦在下，且呈現(xiàn)一排。從圖2a～圖2c可觀測到當(dāng)風(fēng)輪位于0°、30°、60°方位角時葉片附著渦的影響，且隨著風(fēng)輪方位角的增加，在貼近風(fēng)輪機(jī)艙的方位，由于機(jī)艙上附著渦影響的原因，2個正渦出現(xiàn)了粘連。正負(fù)渦向風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)方向移動，在拍攝窗口看風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)方向是逆時針旋轉(zhuǎn)的，在圖2呈現(xiàn)從右向左移動。風(fēng)輪在90°方位角時，兩排渦分散開來，是由于在1#葉片在旋轉(zhuǎn)90°后，第2個葉片產(chǎn)生的中心渦此時也出現(xiàn)在拍攝窗口所以風(fēng)輪在90°方位角時位于左面一排的中心渦是1#葉片產(chǎn)生的，而右面一排則是第2個葉片產(chǎn)生的。由于CCD相機(jī)拍攝窗口面積只有200 mm×140 mm，因而在風(fēng)輪位于90°方位角時只拍到2個葉片產(chǎn)生的各一排中心渦。由于隨著尖速比的增加致使風(fēng)輪的葉片角速度增加，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，提高了風(fēng)相對葉片的相對速度，增加了中心渦的脫落能量，并使附著渦的脫落范圍增加。同時也可以看出隨著尖速比增大，正負(fù)渦的位置大致不變更好的佐證了中心渦在葉根產(chǎn)生的位置不隨尖速比的變化而變化。從圖4中可以看出，在來流風(fēng)速為8 m/s，風(fēng)輪在0°方位角時，1號窗口內(nèi)的流場隨著尖速比的增加，中心渦的渦量逐漸增大。

由于隨著尖速比的增加致使風(fēng)輪的葉片角速度增加，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，提高了風(fēng)相對葉片的相對速度，增加了中心渦的脫落能量，并使附著渦的脫落范圍增加。同時也可以看出隨著尖速比增大，正負(fù)渦的位置大致不變更好的佐證了中心渦在葉根產(chǎn)生的位置不隨尖速比的變化而變化。從圖4中可以看出，在來流風(fēng)速為8 m/s，風(fēng)輪在0°方位角時，1號窗口內(nèi)的流場隨著尖速比的增加，中心渦的渦量逐漸增大。圖3 V∞=8 m/s，λ=4,1號窗口在風(fēng)輪不同方位角時的渦量圖


本文編號：3295919