低风速条件下风力机叶片翼型气动性能对比及分析
低风速风力发电机的性能分析和提升方法
低风速风力发电机的性能分析和提升方法随着全球对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为其中的一种重要形式，受到了广泛关注。
然而，传统的风力发电机在低风速条件下的发电效率较低，限制了其在低风速环境下的应用。
因此，对低风速风力发电机的性能分析和提升方法的研究具有重要意义。
1. 低风速风力发电机的性能分析低风速条件下的风力发电机受限于风能的可利用性，因此提高低风速条件下的发电效率对于降低成本和提高可再生能源利用率至关重要。
对于低风速风力发电机的性能分析，主要包括以下几个方面：1.1 风能捕捉率分析风能捕捉率是评价风力发电机性能的重要指标之一。
低风速条件下，应通过分析风力对风力发电机叶片的作用，确定最佳叶片设计及调整风机运行控制策略，以提高风能捕捉率。
1.2 发电效率分析发电效率是评价风力发电机的另一个重要指标。
发电效率受多种因素影响，包括风机损耗、传动机构损耗、叶片设计等。
通过对发电效率的分析，可以确定性能瓶颈，并提出相应的改进措施。
1.3 噪音与振动分析噪音和振动是低风速风力发电机面临的其他问题。
噪音对周围环境和人体健康带来不利影响，振动则可能影响发电机的运行稳定性。
因此，对噪音和振动进行分析，并采取相应的措施减少噪音和振动是提高低风速风力发电机性能的重要途径。
2. 低风速风力发电机的性能提升方法为了提高低风速风力发电机的性能，在发电效率、风能捕捉率和噪音振动等方面，可以采取以下几种方法：2.1 改进叶片设计叶片是低风速风力发电机的核心组件，其设计直接影响风力发电机的性能。
对于低风速条件下的发电机，应以提高风能捕捉率为目标进行叶片设计。
一种常见的方法是采用大弯度、大面积的叶片设计，以增加叶片与风之间的接触面积，提高风能捕捉效率。
2.2 优化发电机控制策略合理的发电机控制策略可以提高低风速条件下的发电效率。
根据风速变化进行实时调整，使风力发电机在低风速条件下保持较高的发电效率。
同时，合理的控制策略也可以减少风力发电机的噪音和振动。
低风速环境下风力发电叶片的结构优化设计
低风速环境下风力发电叶片的结构优化设计在低风速环境下，风力发电叶片的结构优化设计是提高风力发电效率的关键。
优化设计旨在增强叶片的捕获风能能力，提高转速和产生的能量。
这篇文章将介绍低风速环境下风力发电叶片的结构优化设计的重要性，并提供一些具体的优化设计方法和技术。
1. 引言风力发电已成为世界各地的重要可再生能源之一。
然而，在低风速环境下，风力发电的效益相对较低。
因此，优化设计风力发电叶片的结构对于提高风力发电系统的性能至关重要。
2. 低风速环境的挑战低风速环境下，风力发电叶片面临几个挑战。
首先，低风速条件下叶片的捕获风能能力较低，导致发电效率低下。
其次，由于低风速无法提供足够的动力，叶片转速较低，这也限制了发电量的增加。
最后，由于低风速条件下，风力发电叶片受到较小的载荷作用，因此容易产生振动和损坏。
3. 结构优化设计方法结构优化设计方法可以帮助改善低风速环境下风力发电叶片的性能。
以下是一些常见的优化设计方法：3.1 叶片材料选择选择适合低风速环境的材料对于叶片的性能至关重要。
通常情况下，轻质材料和具有高强度的复合材料可以显著提高叶片的强度和刚度，从而减少振动和损坏的风险。
3.2 叶片轮廓设计叶片轮廓设计是优化风力发电叶片结构的关键步骤。
通过采用合适的空气动力学轮廓，可以提高叶片的捕获效率和产生的动力。
常见的轮廓设计方法包括NACA（National Advisory Committee for Aeronautics）轮廓和三维曲线设计等。
3.3 流场分析流场分析是优化设计风力发电叶片的重要步骤。
通过数值模拟和计算流体力学（CFD）分析，可以确定叶片表面的压力分布和风阻力，进而优化叶片的设计参数。
这些分析结果可以帮助改良叶片形状，减小风阻力，提高发电效率。
3.4 结构优化算法结构优化算法可用于风力发电叶片的优化设计。
例如，遗传算法和粒子群算法等智能优化算法可以根据给定的目标函数和约束条件，搜索最佳解决方案。
2KW风力发电机组低风速叶片设计和分析报告
课程：空气动力学2KW风力发电机组低风速叶片设计与分析姓名：余辉学号：201580812008指导教师：傅彩明2016年01月05日2KW风力发电机组低风速叶片设计与分析一.课题研究的背景和意义1941年，美国把蒙特研制的第一台风力发电机开启了风力发电；此后，大型风力涡轮发电机促进了风力发电；如今,世界许多国家都安装了超大型风力发电机进行风力发电，促进风力发电长远发展。
近年来全球的风力发电发展很快，装机容量的年平均增长率超过了30%风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一。
开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力，从而唤起了世界众多学者致力于风能利用方面的研究。
本文将对风力发电基本原理和具体2KW风机叶片设计进行论述。
目前，全球都面临着能源枯竭、环境恶化、气温升高等问题，日益增长的能源需求、能源安全问题受到世界各国广泛关注。
风能具有可再生、资源广、安全、清洁、无燃料风险等优势，因此，世界各国都在加快风力发电技术的研究，以缓解越来越重的能源和环境压力。
中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，提供电力的能源消费是以煤炭为主，燃煤发电量占总发电量的80%但是，能为人类所用的石化资源是有限的，据第二届环太平洋煤炭会议资料介绍，若不趁早调整以石化能源为主体的能源结构，终将导致有限的石化能源趋于枯竭，人类生态环境质量下降的恶性循环，不利于经济、能源、环境的协调发展。
二.风力发电机的设计理论风力发电是通过捕风装置的风轮将风能装换成机械能，再将机械能转换成电能的过程，因此构成风轮的翼型的结构性能直接影响着分风能的转换效率。
本章介绍风力机翼型的几何结构、空气动力学基础概念及基础理论，为下文的叶片分析设计奠基础。
2.1风力机的基本概念（1）风力机的基本概念和参数风轮叶片的几何形状不同，则空气动力特性也不同。
为了设计风机，必须对风机的有关的概念和术语加以理解，例如，风轮、叶片、叶片旋转平面、风轮直径、叶尖速比等，而翼型外形由翼的前后缘、弦、中弧线、翼的上下表面、叶片安装角、攻角、来流角、最大厚度及最大相对厚度、弯度与弯度分布等参数决定。
低风速风力发电系统中叶片设计与气动噪声控制研究
低风速风力发电系统中叶片设计与气动噪声控制研究随着对可再生能源的需求不断增长，风力发电成为一种重要的清洁能源来源。
然而，在低风速环境下，传统的风力发电系统往往效率较低，这就需要我们对低风速风力发电系统中的叶片设计和气动噪声进行研究与改进。
首先，针对低风速风力发电系统中的叶片设计，我们需要考虑以下几个方面。
首先是叶片的长度与角度的选择。
由于低风速下风能相对较低，叶片的长度应适中，既能够捕获足够的风能，又能保持叶片的结构强度。
叶片的角度应根据风速变化进行自适应调整，以保持最佳的风能捕获效率。
其次是叶片的材料选择，应选择轻质耐用的材料，以降低叶片的自重和降低系统的启动风速。
最后是叶片的轮毂连接方式和叶片形状设计。
合适的连接方式和优化的叶片形状能够提高整个系统的稳定性和效率。
在叶片设计的基础上，对低风速风力发电系统中的气动噪声进行控制也是十分重要的。
气动噪声是由气流与叶片或其他各种结构件的相互作用造成的，严重影响了系统的可接受性和运行效率。
为了控制气动噪声，我们可以采取以下几种方法。
首先是通过优化叶片的形状和表面质量来降低噪声产生的机理。
例如，通过减小叶片翼型表面的凹凸和分离区域，减少湍流的生成，从而降低噪声的产生。
其次是通过合理的叶片布局和安装角度，减少气动噪声的传播。
通过调整叶片的位置和安装角度，可以减少叶片与结构件之间的相互作用，降低气动噪声的辐射。
最后是通过采用降噪材料和结构的方法来抑制噪声传播。
例如，可以在风力发电系统的周围设置隔音墙或使用吸音材料来减少噪声的传播。
此外，通过合理的系统设计和控制策略也可以进一步提高低风速风力发电系统的效率和降低噪声。
例如，我们可以采用变桨角、变流量等控制策略来优化风能的捕获。
通过对不同工况和风速的建模和优化，可以使系统在不同的风速下都能获得较高的效率。
另外，合理的系统布局和降低系统的振动也可以减少噪声的产生。
通过选择合适的支撑结构和减振装置，可以降低系统的振动和噪声。
风力机叶片设计及翼型气动性能分析
风力机叶片设计及翼型气动性能分析风力机叶片是风力发电机的核心部件之一，其设计和翼型选择对风力机的发电效率、噪音和寿命等都有着非常重要的影响。
本文将介绍风力机叶片的设计及翼型气动性能分析。
一、叶片设计原理风力机叶片的设计目的是将大气中的风能转换成旋转能，并将其通过转轴传递给发电机，从而产生电能。
因此，叶片的设计主要围绕以下几点展开：1. 创造足够的扭矩：风力机的转子需要达到一定的转速才能发电，而叶片的弯曲和扭矩对于旋转速度的影响至关重要。
设计中需要选择合适的曲线形状和长度来实现理想的扭矩和转速。
2. 保证叶片的强度和稳定性：因叶片在高速旋转状态下会受到巨大的惯性力和风力力矩的作用，因此其材料和结构要足够坚固和稳定，以避免可能的断裂等事故。
3. 提高叶片的气动效率：叶片的气动效率是指其转化风能的能力，通常可以通过优化翼型、减小阻力、降低风阻等方法来提高。
二、叶片设计步骤1. 选定叶片长度：叶片长度通常是根据风力机的规格和性能要求来确定的，也可以根据标准长度来选择。
2. 选择翼型：翼型是叶片的重要组成部分，其形状和性能决定了叶片的阻力和气动效率。
目前，常用的翼型有NACA0012、NACA4415等，根据实际需求来选择。
3. 确定叶片曲线：叶片的曲线是决定扭矩和转速的关键因素，可以通过实验或模拟方法得到合适的曲线形状。
4. 优化叶片的结构：结构设计主要涉及到叶片的强度和稳定性，通常需要进行材料选择、计算等工作以保证叶片的安全性和寿命。
5. 模拟叶片气动特性：叶片的气动特性可以通过流场模拟、试验等方式来获取，可以根据实际需求来对叶片进行调整以达到理想的效果。
三、翼型气动性能分析翼型气动性能是指翼型在气流中运动时产生的力和力矩，其中，升力和阻力是翼型气动力的主要组成部分。
通过分析翼型气动性能，可以选择最优化的翼型来设计叶片。
1. 升力和阻力翼型的升力和阻力是由翼型形状、气流速度、攻角等因素共同决定的。
实际上，翼型的气动性能曲线通常都是非线性的，其升力和阻力特性会随着攻角的变化而不断变化。
风力发电机组叶片的气动性能分析
风力发电机组叶片的气动性能分析近年来，随着环境保护意识的增强和可再生能源的迅速发展，风力发电成为了重要的清洁能源之一。
而风力发电机组的叶片作为其中的关键组成部分，其气动性能的分析对于提高发电效率具有重要意义。
本文将重点探讨风力发电机组叶片的气动性能分析，并深入研究其原理和影响因素。
一、气动性能分析的原理风力发电机组叶片的气动性能分析是通过计算机辅助工程（CAE）软件来模拟和预测叶片在风场中的响应。
其中，主要采用的方法是数值模拟和风洞试验。
数值模拟方法基于流体力学和数学模型，通过模拟风场中的流体流动，计算叶片表面的压力分布、力矩和阻力等参数，以评估叶片的性能。
而风洞试验则是通过实验室环境中的风流模拟真实的风场，通过测量叶片表面压力分布和受力情况，来推导叶片的性能参数。
二、气动性能影响因素分析风力发电机组叶片的气动性能受多种因素的影响，以下将分别介绍其主要影响因素：1. 叶片形状：叶片的外形和轮廓对气动性能有着重要影响。
一般来说，采用更长、更窄的叶片可以提高效率，但是也会增加叶片的结构复杂度和重量。
同时，叶片的翼型横截面的选择也会对性能产生显著影响。
2. 叶片材料：叶片的材料选择直接关系到其强度和重量。
常见的叶片材料包括复合材料、纤维增强塑料等。
合适的材料选择可以在保证叶片强度的同时减轻重量，提高风能利用率。
3. 叶片倾角：叶片倾角对叶片的气动性能也有关键影响。
适当调整叶片倾角可以改变叶片的攻角，实现更好的气动特性，并提高发电效率。
4. 风场条件：风的速度、方向和湍流强度等也是影响叶片气动性能的重要因素。
不同的风场条件需要针对性地进行叶片设计，以获得最佳的气动性能。
三、气动性能分析技术应用风力发电机组叶片的气动性能分析技术广泛应用于叶片设计、优化和性能评估等方面。
1. 叶片设计和优化：基于气动性能分析的数值模拟方法，可以对叶片进行自动化设计和优化，以满足预定的要求和目标。
通过模拟和优化，可以寻找最佳的叶片形状、翼型和倾角等，实现更高效率的风能转化。
低风速环境下风力发电叶片的减振技术研究
低风速环境下风力发电叶片的减振技术研究近年来，风力发电作为一种清洁可再生能源形式，备受关注。
然而，在低风速环境下，风力发电叶片的振动问题却是困扰着该行业的一个重要技术挑战。
本文将围绕着低风速环境下风力发电叶片的减振技术展开研究。
在理解低风速环境下风力发电叶片的振动问题之前，首先来看一下低风速条件对风力发电系统的影响。
低风速条件下，风力发电系统的发电效率明显降低，这主要是由于风能的转化效率受到限制。
而风力发电叶片的振动问题在一定程度上影响了发电效率的提升。
风力发电叶片的振动主要分为结构振动和气动振动两个方面。
结构振动是指风力发电叶片在受到激励力作用下发生振动，而气动振动则是受到气流在叶片表面产生的压力差引起的振动。
这两种振动都会导致叶片的疲劳破坏，降低其使用寿命。
为了减少低风速环境下风力发电叶片的振动问题，可以采取以下几种减振技术。
第一，采用叶片造型优化设计。
通过对叶片的形状、弯曲度等参数进行优化，可以减小叶片在低风速环境下的振动。
例如，采用扇形叶片或弯曲叶片可以减少气动压力差，降低振动产生的激励力。
第二，引入智能材料减振技术。
智能材料具有自适应性、传感性和控制性能，可以根据外界激励对其进行响应和调节。
通过在风力发电叶片中嵌入智能材料，可以实现叶片的主动控制和减振。
例如，采用压电陶瓷材料和光纤传感器等智能材料，可以实时监测叶片的振动状态，并通过控制系统对叶片进行调节，降低振动幅度。
第三，采用减振装置。
减振装置可以通过吸收、隔离或者改变振动的传递路径来减少叶片振动。
例如，采用液压减振器、弹簧减振器或者振动吸收材料等装置可以有效降低叶片振动对风力发电机组的影响。
第四，增加材料的刚度和强度。
通过采用高强度材料或者增加叶片的刚度，可以有效降低低风速环境下叶片的振动。
例如，采用碳纤维复合材料可以提高叶片的刚度和强度，减少振动引起的损伤。
最后，还可以通过模型试验和仿真分析来评估和优化减振技术。
通过在实验室或者风洞中制作叶片模型，进行振动测试和分析，可以验证减振技术的有效性和可行性。
低风速环境下风力发电叶片的动态特性分析与优化设计
低风速环境下风力发电叶片的动态特性分析与优化设计1. 引言随着环境保护意识的增强和可再生能源的重要性日益凸显，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式得到了广泛发展。
在风力发电系统中，风力发电叶片作为最核心的组成部分，起着将风能转化为机械能的关键作用。
本文将针对低风速环境下风力发电叶片的动态特性进行分析与优化设计。
2. 低风速环境下风力发电叶片的动态特性分析低风速环境下，叶片所受到的风力较弱，这对风力发电系统的效率和稳定性提出了更高的要求。
为了准确分析低风速环境下风力发电叶片的动态特性，我们可以采用数值模拟方法，如计算流体力学（CFD）仿真。
首先，我们需要建立一个准确的数学模型，包括叶片的几何形状、材料特性、风速分布等。
然后，利用CFD软件对风力发电叶片进行流场仿真，得到叶片表面的压力分布、气动力、风速分布等相关数据。
通过对这些数据的分析，可以得到低风速环境下叶片的气动特性和动态响应性能。
在分析低风速环境下风力发电叶片的动态特性时，需要考虑以下几个方面：2.1 风速分布对叶片的影响低风速环境下，风速分布不均匀是一个普遍存在的问题。
在动态特性分析中，我们需要关注风速的峰值、起始时间、持续时间等参数。
通过对风速分布的分析，可以确定叶片在不同时刻所受到的风力大小和方向，进而研究叶片的振动特性、变形情况等。
2.2 叶片质量与刚度对动态特性的影响低风速环境下，叶片的质量和刚度对其动态响应有重要影响。
质量分布不均匀和刚度不足会导致叶片的振动和形变过大，从而影响风力发电系统的工作效率和寿命。
因此，在优化设计叶片时，需要合理分配叶片的质量，并提高其刚度。
2.3 流态特性对叶片的影响低风速环境下，流态特性对风力发电叶片的动态特性有显著影响。
流场的湍流程度、流速梯度等因素决定了叶片表面的压力分布和气动力大小。
因此，优化叶片的流态特性可以提高叶片的功率输出和稳定性。
3. 风力发电叶片的优化设计基于对低风速环境下风力发电叶片动态特性的分析，我们可以进行优化设计，以提高风力发电系统的效率和稳定性。
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Low Wind Speed, Blade Airfoil, Flow Separation, Aerodynamic Characteristics, Lift-Drag Ratio
低风速条件下风力机叶片翼型气动性能对比及 分析
张 缘1,2，叶建军1*，黄晓宏3，姬如一4，Shehab Salem1，余将存1，洪 妍1，胡斯尧1，李文君1 1华中科技大学能源与动力工程学院，湖北 武汉
Open Access
1. 引言
全球气候变暖正在引起越来越多的关注，温室气体增加和环境污染等问题都推动着新能源技术的发 展，风力发电已经成为目前新能源应用中最成熟的技术之一[1] [2]。目前，中国大规模开发利用的风能主 要集中在风能资源丰富的“三北”地区和东南沿海，这些地区风资源好，平均风速较高，其装机容量占 我国风电总装机容量的绝大部分。但是，目前高风速地区装机逐渐达到饱和以及电网消纳能力有限，弃 风限电现象日益严重。实际上，我国低风速风能资源也非常丰富，在此背景下，国家风电发展规划明确 表示要加快开发中东部和南方地区陆上风能资源，低风速风电也符合我国经济和风能资源分布的开发战 略。因此，针对我国风电利用和经济发展国情而言，低风速风电的相关研究十分重要[3]。风力机叶片是 风力机系统中最为重要的部件之一，其直接关系到机组的风能利用效率和气动载荷[4]。鉴于目前国内低 风速风资源现状，翼型的设计在低风速风力机研究中举足轻重，决定了风能利用的经济性[5]。目前国内 外已经有很多学者开展了风力机翼型相关的研究。Kenneth W. Van Treuren 等学者对比研究了多种不同翼 型在低风速环境下的性能，发现最低噪声水平对应的攻角和最大升阻比对应的攻角非常接近。而且，相 比较 E387，S823，NACA0012 和 NACA4412 这几种翼型，NACA4412 在气动噪声和升阻特性等方面都 具有明显优势[6]。代元军等学者通过对 S 型翼型绕流流场进行数值模拟，并对比其实测数据，最后证实 了 S 翼型具有气动性能良好的优点[7] [8]。N. Karthikeyan 等学者对不同厚度的翼型进行了对比研究，发 现薄翼型相对而言具有更高的升力特性，而且在噪声方面也更有优势[9]。Muhammad S. Virk 的研究也指 出，厚翼型比薄翼型更容易发生流动分离现象[10]。因此，本文结合现有文献，选择目前比较有代表性的 NACA4412、S8037 和 S1091 这三种翼型作为对象，分别针对这三种翼型进行流动和气动特性研究，并
DOI: 10.12677/ijfd.2020.81001
2
流体动力学
张缘 等
比较其在低风速环境下的性能表现，旨在为低风速风力机设计和优化提供参考和借鉴。
2. 控制方程和数值模型
2.1. 控制方程
对于低风速风力机绕流，流场中的密度变化很小，因此，可以假设其绕流流动为不可压缩流动[11]。 此外，流场中温度的变化不大，粘性系数随温度的变化可以忽略。边界层流体分离和流体的粘性有关，
因此在计算时不能忽略流体的粘性。基于稳态不可压缩流动，对纳维–斯托克斯方程(Navier-Stokes 方程) 进行数值求解，得到直角坐标系下 N-S 方程的流体控制方程张量的形式表达：
∂ui ∂t
+uj
∂ui ∂x j
=fi −
1 ρ
∂p ∂xi
+ v ∂2ui ∂x j∂x j
(1)
连续性方程：
Received: Mar. 3rd, 2020; accepted: Mar. 18th, 2020; published: Mar. 25th, 2020
Abstract
In this paper, the aerodynamic performances of the NACA4412, S8037, S1091 airfoils are studied respectively. Firstly, CFD fluid dynamics models are constructed for these three airfoils. Secondly, velocity and streamline characteristics are studied and compared under low wind speed and different angles of attack through numerical simulation. The characteristics of flow separation are analyzed respectively at a high angle of attack. Finally, the lift-drag characteristics are researched in different conditions. Furthermore, the influence rule on aerodynamic characteristics of airfoils for different wind speeds and angles of attack is analyzed. This article provides a reference for the design and optimization of low-speed wind turbines by studying the aerodynamic performance of three kinds of airfoils.
*通讯作者。
文章引用: 张缘, 叶建军, 黄晓宏, 姬如一, Shehab Salem, 余将存, 洪妍, 胡斯尧, 李文君. 低风速条件下风力机叶片 翼型气动性能对比及分析[J]. 流体动力学, 2020, 8(1): 1-8. DOI: 10.12677/ijfd.2020.81001
张缘 等
International Journal of Fluid Dynamics 流体动力学, 2020, 8(1), 1-8 Published Online March 2020 in Hans. /journal/ijfd https:///10.12677/ijfd.2020.81001
关键词
低风速，叶片翼型，流动分离，气动特性，升阻比
Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). /licenses/by/4.0/
2.3.2. 翼型建模及网格划分 本文针对三种不同的翼型，传统翼型 NACA4412，S 翼型 S8037、薄翼型 S1091 进行二维建模分析。
DOI: 10.12677/ijfd.2020.81001
3
流体动力学
张缘 等
获取这三种翼型的二维点集数据后，通过矩阵进行坐标转换，并将点集导入 ANSYS 进行建模和网格划 分。NACA4412 翼型的计算域如图 2(a)所示，计算域网格划分及翼型尾缘网格局部放大如图 2(b)所示。 翼型的弦长 L = 1000 mm，半圆形来流入口半径为 10 L，出口距离翼型中心和 20 L 处；以避免壁面边界 对流场产生影响，并使得流动能够充分发展[16]。入口边界条件为速度入口为 5 m/s；出口边界条件为压 力出口；翼型表面设为无滑移壁面边界；各项残差精度设为1.0 ×10−6 。空气为不可压缩，忽略重力影响； 流动设为定常流动；流场中只存在单项流动，且不考虑风沙等多相流的情况。
∂ui = 0
(2)
∂ xi
式中： ρ 是流体的密度； u 是流体的速度；fi 是质量力[12]。
2.2. 湍流模型
本文采用对边界层湍流和自由剪切湍流均有良好模拟效果的 SST 模型。该模型结合了 k-ω 模型和 k-ε 模型的优点，是一种两方程湍流模型[13]。通过混合函数从边界层内部到外部完成从适用于低雷诺数的 k-ω 模型到适用于高雷诺数的 k-ε 模型的逐渐转变，其输运变量为湍动能 k 和比耗散率 ω，运输方程为：
2华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院，湖北 武汉 3武汉新能源研究院有限公司，湖北 武汉 4机械工业上海蓝亚石化设备检测所有限公司，上海
收稿日期：2020年3月3日；录用日期：2020年3月18日；发布日期：2020年3月25日
摘要
本文主要考察NACA4412，S8037，S1091三种风力机叶片翼型在低风速条件下的气动性能。首先，针 对这三种翼型构建了CFD流体动力学模型并进行数值验证；其次，通过数值仿真研究对比了三种翼型在 低风速、不同攻角条件下的速度和流线特性云图，并分析了各自在大攻角下的流动分离特征；最后，研 究了三种翼形在不同工况下的升阻特性，分析了风速和攻角对于气动性能的影响规律。本文通过三种翼 型在低风速条件下的气动性能的对比研究，为低风速风力机设计和优化提供了参考。
∂ ∂t
(
ρk
)
+
∂ ∂xi
(
ρ kui
=)
∂ ∂x j
Γk
∂k ∂x j
+ Gk
− Yk
&# ∂ (ρω) + ∂
∂t
∂x j
ρωu j =
∂ ∂x j
Γω
∂ω ∂x j
+ Gω
− Yω
+
Dω
+
Sω
(4)
其中 Gk 为湍动能， Gω 由 ω 得出， Γω 和 Γk 分别表示 k 和 ω 的耗散项， Dω 表示交叉扩散项， Sk 和 Sω 为
Aerodynamic Performances of the Wind Turbine Airfoils in the Condition of Low Wind Speed