運(yùn)用延遲脫體渦模擬（delayed detached eddy simulation,DDES）技術(shù)對(duì)NREL S809三維翼型在潔凈空氣環(huán)境中和在不同直徑顆粒環(huán)境下進(jìn)行了數(shù)值模擬,由此預(yù)測(cè)了風(fēng)沙環(huán)境下顆粒對(duì)翼型繞流分離的影響.研究結(jié)果表明:當(dāng)攻角為8°時(shí),DDES捕捉到了翼型吸力面的渦脫落現(xiàn)象,并且顆粒的加入顯著地改變了翼型吸力面的渦脫規(guī)律,使得尾渦范圍擴(kuò)大、耗散更快,然而隨著顆粒直徑的增大,尾渦也逐漸恢復(fù)到接近潔凈空氣時(shí)的狀態(tài);當(dāng)攻角較�。�6°）時(shí),翼型表面沒(méi)有發(fā)生流動(dòng)分離,顆粒的加入對(duì)流場(chǎng)的影響很小;當(dāng)攻角較大（12°）時(shí),顆粒對(duì)翼型繞流的影響也很小;不同攻角下顆粒對(duì)翼型升力系數(shù)有不同程度的影響.分析不同攻角下顆粒對(duì)翼型表面流動(dòng)分離的影響規(guī)律表明:S809翼型繞流情況受顆粒影響最嚴(yán)重的攻角在7°～10°. 

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,46(04)北大核心

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【部分圖文】：

計(jì)算域

升阻力系數(shù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較

當(dāng)攻角增大到8°時(shí)，S809翼型的吸力面會(huì)發(fā)生流動(dòng)分離并在分離點(diǎn)后形成附著渦．由于攻角較小，雖發(fā)生了流動(dòng)分離，但是流動(dòng)狀態(tài)比較穩(wěn)定．從圖3b中可以看出，8°攻角潔凈空氣狀態(tài)下S809翼型吸力面處發(fā)生了流動(dòng)分離，空氣繞流過(guò)翼型形成尾渦．當(dāng)顆粒直徑為10μm時(shí)，對(duì)比潔凈空氣，尾渦范圍變大，但是流動(dòng)狀態(tài)還是比較穩(wěn)定，渦的脫落比較規(guī)律；當(dāng)顆粒直徑為20μm時(shí)，尾渦范圍繼續(xù)擴(kuò)大，形成較大的分離泡．當(dāng)攻角為12°時(shí)，流動(dòng)分離現(xiàn)象更強(qiáng)，且流動(dòng)狀態(tài)極不穩(wěn)定．從圖3c可以看出此時(shí)流動(dòng)狀態(tài)已經(jīng)表現(xiàn)出了極強(qiáng)的非定常性．潔凈空氣時(shí)，翼型吸力面發(fā)生了嚴(yán)重的流動(dòng)分離，形成較大的尾渦，但是渦的結(jié)構(gòu)還是比較穩(wěn)定，在翼型尾緣后1.2倍弦長(zhǎng)處才出現(xiàn)渦的破裂．隨著顆粒的加入，無(wú)法形成潔凈空氣時(shí)飽滿的渦結(jié)構(gòu)，脫落過(guò)程中不斷地有小渦從大渦中分離出來(lái)，當(dāng)顆粒直徑增大到150μm時(shí)，尾渦已經(jīng)與潔凈空氣時(shí)較為接近．這說(shuō)明大攻角時(shí)，顆粒和氣相的相互作用十分復(fù)雜，沒(méi)有在小攻角時(shí)的明顯規(guī)律，這是因?yàn)榇蠊ソ菚r(shí)即使在潔凈空氣條件下，其流動(dòng)狀態(tài)已經(jīng)較為復(fù)雜，并且還伴隨著很強(qiáng)的非定常特性．圖4為8°攻角、顆粒直徑為20μm工況下一個(gè)渦脫周期內(nèi)的渦量演變，圖中T1～T4表示一個(gè)渦脫周期中均分的4個(gè)時(shí)刻．可以看出該工況時(shí)翼型周圍的流動(dòng)區(qū)別于其他工況，渦的脫落情況不再是其他工況下規(guī)律的脫落，體現(xiàn)出明顯的非定常特性．這種現(xiàn)象在大攻角條件時(shí)比較常見(jiàn)，體現(xiàn)了顆粒與氣相作用的復(fù)雜性．當(dāng)顆粒直徑增大到30μm時(shí)，可以看到尾渦已經(jīng)開(kāi)始恢復(fù)，形成了規(guī)律且穩(wěn)定的渦脫過(guò)程，但尾渦的耗散仍比潔凈空氣時(shí)高；顆粒直徑繼續(xù)增大，可以看出隨著顆粒直徑的增大，尾渦逐漸恢復(fù)且范圍逐漸縮小，當(dāng)顆粒直徑為150μm時(shí)，尾渦的狀態(tài)已和潔凈空氣時(shí)無(wú)異．

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]SST-DDES模型在大分離流動(dòng)問(wèn)題中的應(yīng)用[J]. 胡偶,趙寧,沈志偉.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[2]基于iDDES的雙三角翼大迎角非定常渦破裂特征分析[J]. 劉健,蔣永,吳金華.  工程力學(xué). 2016(04)
[3]風(fēng)沙環(huán)境對(duì)NACA-0012翼型氣動(dòng)性能的影響[J]. 李德順,董麟,劉宜,李仁年,李銀然,孟海建.  蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(06)
[4]湍流模型封閉常數(shù)對(duì)S系列翼型CFD模擬的影響[J]. 鐘偉,王同光.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2013(10)
[5]提高k-ω SST模型對(duì)翼型失速特性的模擬能力[J]. 文曉慶,柳陽(yáng)威,方樂(lè),陸利蓬.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(08)
[6]基于RANS-LES混合方法的翼型大迎角非定常分離流動(dòng)研究[J]. 劉周,楊云軍,周偉江,龔安龍.  航空學(xué)報(bào). 2014(02)
[7]一種風(fēng)力機(jī)專用翼型氣動(dòng)性能的三維數(shù)值模擬[J]. 楊從新,金開(kāi),王秀勇.  蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(06)
[8]海上風(fēng)力機(jī)的數(shù)值模擬[J]. 何平,胡丹梅,陳乃超.  可再生能源. 2010(04)
[9]氣固流動(dòng)大渦模擬和兩相湍流模型的評(píng)價(jià)[J]. 劉陽(yáng),許春曉,周力行,胡瓅元.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2009(02)



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