風(fēng)力機(jī)葉片繞流的數(shù)值模擬研究.pdf

1、風(fēng)能是可再生能源之一,它對(duì)保護(hù)環(huán)境和維持生態(tài)平衡,以及減少對(duì)常規(guī)能源的依賴性,對(duì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有重大意義。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是利用風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,風(fēng)力機(jī)的關(guān)鍵部件是葉片。葉片翼型的設(shè)計(jì)直接影響風(fēng)能的利用率。本文主要研究風(fēng)力機(jī)葉片的外部流場(chǎng),對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片翼型用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬,從而得到不同翼型的性能參數(shù)。翼型的空氣動(dòng)力性能參數(shù)為設(shè)計(jì)高效率風(fēng)力機(jī)葉片提供數(shù)據(jù),風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)方法有很多種,文中研究具有代表意義的四種方

2、法,并給出了用這四種方法設(shè)計(jì)葉片具體的計(jì)算公式。它們分別是:簡(jiǎn)單的風(fēng)車?yán)碚?Glauert渦流理論,Schmitz理論和動(dòng)量葉素理論?？紤]到葉素動(dòng)量理論是現(xiàn)今最常用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法,它對(duì)真實(shí)風(fēng)機(jī)的模擬計(jì)算只要在計(jì)算公式中加入各種修正因子,計(jì)算結(jié)果的精度就能越高。文中重點(diǎn)研究葉素動(dòng)量理論,給出了利用葉素動(dòng)量理論設(shè)計(jì)葉片的一般步驟方法與計(jì)算公式。重點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)和計(jì)算情況下的干涉因子進(jìn)行處理即考慮葉尖損失和輪毅損失。采用有限體積法以及基于壓力修正的

3、SIMPLE方法和標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程湍流模型,在不同攻角范圍內(nèi)對(duì)三角翼翼型以及改進(jìn)前后NACA2412翼型繞流流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了三種翼型的性能參數(shù)。通過(guò)對(duì)比阻力以及升阻比可知三角翼型的阻力比較大。而改進(jìn)后NACA2412翼型的阻力相對(duì)比較小,升阻比高于改進(jìn)前的翼型,風(fēng)能利用率比較高。且當(dāng)攻角較小時(shí),流動(dòng)呈現(xiàn)較小的分離渦;當(dāng)攻角繼續(xù)上升時(shí),尾部渦進(jìn)一步擴(kuò)大,表現(xiàn)出強(qiáng)烈的分離流動(dòng)特性。改進(jìn)后的NACA2412翼型的空氣動(dòng)力特性要優(yōu)于原