耿海超，余海洋，罗大海

（上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093）

0 前言

在风力机实际运行中，受周围环境的影响，风力机叶片表面将附着污垢、灰尘、昆虫尸体等污染物。随着时间的增长，叶片表面污染物增多，导致叶片表面粗糙度增加，降低了叶片的气动性能，影响风力机功率输出[1]，[2]。叶片表面粗糙度是影响风力机功率特性的重要因素之一，国内外研究者对叶片表面粗糙的风力机翼型的气动性能进行了数值模拟与实验研究。有研究表明，随着翼型表面粗糙度增加，翼型升力下降、阻力增大，风力机输出功率降低[3]。Soltani M R通过研究发现，翼型的气动性能对表面污染敏感，相比光滑翼型，粗糙翼型的失速攻角提前，最大升力系数降低了35%[4]。张骏通过数值模拟研究了风力机叶片表面积灰和昆虫尸体引起的粗糙度效应，发现前缘粗糙度严重影响了翼型的气动性能，而在尾缘布置一定的粗糙度却有积极的作用[5]。刘洪鹏采用XFOIL软件研究了最大相对厚度、最大相对弯度及尾缘厚度对翼型前缘粗糙度敏感性的影响，研究发现，翼型的最大相对厚度对所有的敏感性指标均产生显著性影响，而最大相对弯度和尾缘厚度仅对其中一些指标产生明显的影响[6]。

以上研究主要是通过风洞实验分析粗糙度对翼型气动性能的影响，较少采用数值模拟方法系统分析翼型表面的粗糙度效应。在数值模拟方面，关于粗糙度的RANS模拟，大多基于等效颗粒粗糙度高度的概念，同时选用全湍流模型，较少考虑翼型表面的流动转捩，数值模型的合理性也未得到充分验证。……