風力機很少運行在設(shè)計工況下,要么運行在高風速工況下,要么運行在小風速工況下;當風力機運行在高風速工況下時,翼型上表面會發(fā)生流動分離現(xiàn)象,造成翼型失速;當風力機運行在小風速工況下時,翼型的氣動性能達不到設(shè)計工況的要求。風力機運行時上游風力機產(chǎn)生的葉尖渦會影響下游風力機的氣動性能。為了讓運行在非設(shè)計工況下的風力機能夠提高風能轉(zhuǎn)化效率以及減少上游風力機對下游風力機的影響,本文研究了翼型上的兩種開孔方式對翼型氣動性能的影響,以及了開孔對風力機氣動性能的影響。本文的主要工作包括:1、對四種常用的湍流模型進行了篩選,得到了最能表征出翼型實際流場湍流模型;在此基礎(chǔ)上,對在S809翼型上下表面同時開孔的開孔幾何參數(shù)（孔的位置、孔的寬度、孔的斜率）進行了詳細的數(shù)值模擬研究。研究結(jié)果表明:此開孔方式在小攻角下會使得翼型的氣動性能降低;而當攻角在12°攻角以后時,此開孔方案會增加翼型的氣動性能;當攻角變化時較優(yōu)的開孔位置也會變化,但孔的寬度和孔的隙斜率對翼型氣動性能的影響不會隨著攻角的變化而變化。2、通過在翼型前緣和翼型下表面同時開孔的方式來解決低攻角下翼型氣動性能低的問題。在0°攻角時,對孔的三個幾何參數(shù)... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

S系列翼型示意圖

DU系列翼型示意圖

碩士學位論文5圖1.6RIS系列翼型示意圖風力機利用葉片將風能轉(zhuǎn)化為電能，葉片的氣動性能直接影響風力機的效率。為了獲得更高的風能轉(zhuǎn)化效率，需要使翼型具有更高的升力系數(shù)和更高的升阻比。根據(jù)文獻[28]得出風力機機翼應(yīng)滿足以下氣動要求:一是高升阻比(Cl/Cd)；二是在風的隨機行為中表現(xiàn)良好；三是前緣粗糙度敏感性低。不同的優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)用來設(shè)計滿足這些條件的翼型[29-32]。然而，很難有一個翼型能夠充分滿足所有要求。風力機葉片通常運行在大攻角工況下，在葉片的整個吸力面上幾乎氣流全部分離，導致翼型處在深度失速條件下。葉片表面流動分離的產(chǎn)生，導致葉片升力減小和阻力增大，進一步使得風力機整體噪聲和振動增大。為了提高風力機葉片在大迎角下的氣動性能，需要簡單有效的方法來延緩葉片吸力面的流動分離。為了改變?nèi)~片周圍氣流的流動狀態(tài)和延遲流動分離，國外已經(jīng)研究出了許多利用主動或被動流動控制的方法。在主動流動控制方面，Gilarranz等人[33]在NACA0015翼型上雷諾數(shù)為896000時，實驗研究了合成射流致動器(SJA)對流動分離控制的效果，結(jié)果表明：在大攻角下工況，SJA延遲了流動分離且使得翼型最大升力系數(shù)增加了80%，而失速攻角從12°增加到18°。YouD等人[34]在NACA0015翼型上進行了湍流分離的大渦模擬，結(jié)果證實了Gilarranz等人的實驗觀察。YenJ等人[35]研究了SJA在降低垂直軸風力機(VAWT)動態(tài)失速中的應(yīng)用。KummerJD等人[36]提出了一種將橫流風扇嵌入厚翼內(nèi)以提高翼型升力和產(chǎn)生推力的方法，數(shù)值模擬(CFD)研究表明：風扇產(chǎn)生的吸力效應(yīng)消除了大迎角下的流動分離，提高了翼型的升力系數(shù)。Blaylock等人[37]比較了兩種主動流動控制技術(shù)的效果，包括微翼片和微射流在NACA0012機翼上的應(yīng)用，結(jié)果表明：兩種方法均可提高升?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]加裝葉片渦流發(fā)生器對變槳距風力機功率的影響[J]. 楊瑞,馬超善,方亮,田楠,郭瑞,郝宗卿.  蘭州理工大學學報. 2019(06)
[2]風剪切來流下風力機流場特性與風輪氣動載荷研究[J]. 張旭耀,楊從新,李壽圖,郜志騰,羅頌.  太陽能學報. 2019(11)
[3]定槳距風力發(fā)電機組葉片加裝渦流發(fā)生器性能提升研究[J]. 楊勁,謝偉,張偉,王壽福,楊松圣.  機電工程技術(shù). 2019(10)
[4]基于高頻PIV的偏航對風力機葉片尾跡膨脹和葉尖渦耗散影響[J]. 馬劍龍,李學彬,呂文春,霍德豪,吳雨晴,汪建文.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2019(11)
[5]葉尖小翼對風力機氣動性能的影響分析[J]. 陶維翔.  分布式能源. 2019(02)
[6]渦流發(fā)生器對不同弦長風力機翼型氣動性能的影響[J]. 龔玉祥,周曉亮,程明哲.  西華大學學報(自然科學版). 2018(05)
[7]多段翼型縫翼流動速度的定常和非定常特性研究[J]. 焦予秦,熊楠.  應(yīng)用力學學報. 2018(03)
[8]風力機葉片三角襟翼構(gòu)型及氣動特性數(shù)值研究[J]. 陳志剛,李焜林,楊波,李茂東,盧緒祥.  動力工程學報. 2018(04)
[9]風力機翼型表面V型脊狀結(jié)構(gòu)減阻特性的數(shù)值研究[J]. 張立棟,林柯妍,趙欣,馬麗嬌,李少華,張玲.  中國電機工程學報. 2018(17)
[10]渦發(fā)生器參數(shù)對風力機翼型性能影響實驗研究[J]. 張惠,趙宗德,周廣鑫,康順.  太陽能學報. 2017(12)

碩士論文
[1]帶渦發(fā)生器和尾緣鋸齒的風力機翼型氣動性能數(shù)值模擬研究[D]. 許雅蘋.華北電力大學(北京) 2019
[2]基于葉尖小翼的大型風力機增功研究[D]. 陳愷.南京航空航天大學 2019
[3]葉尖小翼對水平軸風力機尾跡恢復的影響[D]. 劉釗.內(nèi)蒙古工業(yè)大學 2018
[4]葉尖小翼對軸流風機氣動性能的影響研究[D]. 雋智輝.華中科技大學 2017
[5]風電葉片及翼型安裝渦流發(fā)生器氣動特性實驗研究[D]. 薛丁云.中國科學院研究生院(工程熱物理研究所) 2016
[6]渦流發(fā)生器參數(shù)對風力機葉片氣動特性影響的數(shù)值模擬研究[D]. 何政洋.重慶大學 2016
[7]葉尖小翼對風力機流場及振動特性的影響研究[D]. 王龍.湘潭大學 2015
[8]加裝渦流發(fā)生器風力機葉片的氣動性能研究[D]. 焦建東.華北電力大學 2014



本文編號：3048990