MEXICO風(fēng)輪的CFD分析.pdf

1、風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來(lái)越受到人們的重視。風(fēng)力機(jī)是通過(guò)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電裝置。風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力特性決定了風(fēng)力機(jī)風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能力，并且對(duì)風(fēng)力機(jī)整機(jī)的運(yùn)行特性及使用壽命產(chǎn)生重要影響，因此對(duì)風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力特性的研究至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)測(cè)量和CFD數(shù)值模擬是研究風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的重要方法。為了提高CFD數(shù)值計(jì)算對(duì)風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的預(yù)測(cè)精度，世界多國(guó)參與了MEXICO(Model EXperiments In C

2、ontrolled cOnditions)大型風(fēng)力機(jī)特性實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目。該項(xiàng)目獲得了豐富的葉片表面壓力和流場(chǎng)數(shù)據(jù)，將有助于驗(yàn)證和提高理論分析和CFD計(jì)算精度。
　　本文基于ANSYS CFX軟件，采用SSTk-ω湍流模型，針對(duì)不同來(lái)流風(fēng)速條件下，恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行的MEXICO風(fēng)輪的氣動(dòng)性能進(jìn)行了數(shù)值模擬，將結(jié)果與MEXICO實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，證明計(jì)算的可靠性。分析了五個(gè)不同葉片徑向翼型截面附近的壓強(qiáng)分布，研究了風(fēng)輪葉片隨著來(lái)流風(fēng)速的變化而產(chǎn)

3、生流動(dòng)分離的現(xiàn)象，探討了不同來(lái)流速度對(duì)葉片不同截面主要?dú)鈩?dòng)特性參數(shù)及風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的影響，得到了風(fēng)輪軸功率隨風(fēng)速的變化曲線，并闡明了風(fēng)輪利用翼型氣動(dòng)失速特性調(diào)節(jié)功率的機(jī)理。
　　在MEXICO風(fēng)輪葉片吸力面添加了7組渦流發(fā)生器進(jìn)行數(shù)值模擬研究，探索渦流發(fā)生器對(duì)風(fēng)輪氣動(dòng)性能的影響，發(fā)現(xiàn)渦流發(fā)生器型態(tài)及布置方式能夠一定程度抑制邊界層分離，提高風(fēng)輪的氣動(dòng)性能;但當(dāng)來(lái)流風(fēng)速過(guò)大的時(shí)候，葉片進(jìn)入深度失速區(qū)，渦流發(fā)生器可能降低風(fēng)輪氣動(dòng)性能。<