涡流发生器高度和长度对风力机翼型的影响研究*
2021-01-12李宝山龚玉祥张建军周晓亮
机电工程技术 2020年11期
李宝山,龚玉祥,张建军,周晓亮
(1.华能新能源股份有限公司广西分公司,南宁 530022;2.浙江运达风电股份有限公司浙江省风力发电技术重点实验室,杭州 310012)
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风力机叶片的大型化趋势使得叶片长度越来越长,为了保证叶片根部的强度,叶片的结构设计上大多选用大厚度的翼型,这就导致了在大攻角下,大厚度的翼型更加容易发生气动分离现象,导致叶片吸收风能的能力降低,从而降低了风轮效率[1],而近年来风电运营商越来越注重风电场的经济性,风电机组的提功增效也越来越受到重视[2]。
涡流发生器(VGs)最先由Taylor[3]提出并被应用于飞机机翼上。一般说来,常规的平板式涡流发生器都是垂直安放在机翼上表面边界层内,并与当地来流保持一定的侧向夹角。半个多世纪来,由于VGs 技术安装工艺简单、经济性高,涡流发生器在飞机、扩压器和涡轮叶片,甚至先进战斗机上均有应用[4],目前在国内不少风电场中已经被批量应用[5-6]。Lin[7]针对微型VGs 进行了风洞试验和数值模拟,得到了涡流发生器安装位置应该离分离点较近的结论。Johansen等[8]使用CFD 技术,分别将模型两侧的边界条件设置为对称边界和周期性边界,研究了VGs 对风力机叶片气动性能的影响。张磊等[9]采用CFD方法对光滑叶片段及安装VGs后的叶片段分别进行了模拟,得到了翼型的气动特性曲线,对比了14°攻角下两种情况的流动特性,分析了VGs 对控制流动分离的机理。赵振宙等[10-11]考虑转捩效应的影响,比较了SST全湍流模型和Gamma-Theta 转捩模型对翼型升阻力和压力系数分布的区别,研究结果表明转捩模型计算升力系数曲线和升阻比曲线与试验值更加吻合。……
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