周大高 柳阳威 文晓庆 陆利蓬

(北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191)

叶片是风力机结构中的关键部件，其性能决定了风力机的风能转化效率.因此，准确的对风力机叶片进行气动性能计算进而优化叶片的设计具有重要的意义.近年来，随着(CFD，Computational Fluid Dynamics)技术的发展，采用CFD对风力机气动性能进行模拟得到了广泛地应用.CFD能够反映流场内流动机理及叶片所承受气动载荷的细节，有利于指导设计者改进叶片气动外形和局部结构强度等［1］.马林静等人［2］采用 3 种湍流模型(单方程SA模型、两方程k-ε模型和SST k-ω模型)，对美国National Renewable Energy Laboratory(NREL)风力机翼型S825进行了二维数值模拟;通过数值计算结果与实验数据［3］进行比较，在这3种模型中SA湍流模型进行气动性能预测相对精度较高.任年鑫等人［4］考虑到失速现象出现后数值模拟的湍流动能耗散项的计算偏差，提出对SST k-ω模型耗散项相关参数的修正，并起到一定的效果.

现阶段通过传统湍流模型对风力机翼型大分离下的流动仍难以给出令人满意的模拟结果，其根本原因是现有的湍流模型不能正确模拟分离流动下湍流的强非平衡输运特性.因此，本文基于对流场湍流输运特性的分析，提出改进传统SA模型的方法，数值模拟结果表明采用该方法对翼型分离流动的模拟能力有显著的提高.

1 数值方法

算例是美国NREL水平轴风力机专用S系列翼型S825，最大相对厚度17%(相对弦长)，具体叶型参数及相关实验参见文献［4］.计算的攻角范围……