水平轴风力机叶片翼型流场的数值模拟
轴流风机机翼型叶片参数化建模方法
如何进行轴流风机机翼型叶片参数化建模方法一、引言轴流风机在现代工业中起着至关重要的作用。
它们被广泛应用于空调系统、通风系统、发电厂和飞机引擎等。
轴流风机的性能和效率直接受到其机翼型叶片设计的影响。
对于轴流风机机翼型叶片的参数化建模方法的研究至关重要。
在本文中，将深入探讨轴流风机机翼型叶片参数化建模方法的相关内容，并提出一些个人观点和理解。
二、轴流风机机翼型叶片的重要性1. 减小能耗轴流风机的主要任务是输送空气，因此其能效对于工业生产至关重要。
合理设计的机翼型叶片可以减小能耗，提高风机的效率，从而为工业生产节约能源和成本。
2. 提高稳定性良好设计的机翼型叶片能够提高轴流风机的稳定性和耐用性，降低风机运行时的噪音和振动，从而延长设备的使用寿命。
三、轴流风机机翼型叶片参数化建模方法1. 采用CAD软件进行建模利用CAD软件进行轴流风机机翼型叶片的参数化建模是一种常见的方法。
通过在CAD软件中进行参数化设计，可以方便快捷地进行叶片形状的调整和修改，从而实现机翼型叶片的优化设计。
2. 利用计算流体力学(CFD)进行仿真分析结合计算流体力学(CFD)方法，可以对轴流风机机翼型叶片的流场进行精确模拟和分析，从而优化叶片的形状和结构，提高风机的性能和效率。
3. 基于参数化建模的优化设计通过建立基于参数化建模的优化设计方法，可以对轴流风机机翼型叶片的关键参数进行全面的优化设计，从而实现最佳的风机性能和效率。
四、个人观点和理解在我看来，轴流风机机翼型叶片参数化建模方法的研究对于提高轴流风机的性能和效率至关重要。
通过不断优化设计，可以实现能源的节约和环境的保护。
同时, 研究轴流风机机翼型叶片参数化建模方法也有助于加深对于风机流体力学行为的理解，对于未来的风机设计和改进有着积极的影响。
五、总结和回顾本文深入探讨了轴流风机机翼型叶片参数化建模方法的相关内容，介绍了CAD软件建模、CFD仿真分析和基于参数化建模的优化设计等方法。
水平轴风力机流场的数值模拟
水平轴风力机流场的数值模拟
本报告介绍了一项关于水平轴风力机流场的数值模拟实验研究。
在该研究中，使用了基于RANS求解方法的2110A-2112F模型，运用COMSOL MultiphysicsCFD模块，对前流场进行仿
真和模拟，以分析和预测水平轴风力机的性能。
模型中的场
变量包括速度、压力、粘度和速度梯度，分别为U，P，MU
和GRAD。
实验首先将计算空间分解为三维解空间，并使用不同的边界条件、流体属性和物理参数来模拟流动和传播现象。
在此基础上，以指标形式对模型进行了开发，以确保模型具有良好的泛函稳定性及有效性，同时考虑了桨叶角度、桨叶间距、流体性质和流速梯度、太阳能辐射等因素;并且一定的实验情况下，准确
预测和分析水平轴风力机流场的发展趋势，以及桨叶的最佳工作状态。
经过模拟，可以得出以下结论：当增大桨叶的角度时，桨叶的生产力相应增大，而桨叶之间的流动及压力分布也发生了变化；同时，当桨叶间距增加时，桨叶之间的压力和流动都发生了变化；此外，随着桨叶间距和角度的改变，太阳能辐射也会发生变化。
总之，本研究表明，RANS模型能够较准确的模拟和预
测水平轴风力机流场。
综上所述，本研究通过利用RANS模型，对水平轴风力机流
场进行了数值仿真，加深了我们对水平轴风力机性能和发展趋势的了解，为提高水平轴风力机的性能和可靠性提供了参考依据。
基于马格努斯效应的风力机叶片流场的数值模拟
标题：基于马格努斯效应的风力机叶片流场的数值模拟一、概述在风能的开发利用中，风力机叶片是至关重要的部件之一。
对于风力机叶片的设计，流场分析是不可或缺的一步。
基于马格努斯效应的风力机叶片流场的数值模拟，是当前领域内的热门研究方向之一。
本文将从基本理论、数值模拟方法、实际应用和展望未来等方面进行全面评估和探讨。
二、基本理论基于马格努斯效应的风力机叶片流场的数值模拟，首先需要了解马格努斯效应的基本原理。
马格努斯效应是指在流体中旋转的圆柱或球体上，由于离心力和压力差异引起的力，使得该物体产生一个垂直于流动方向的力。
在风力机叶片上，当风通过叶片时，叶片的旋转运动会引发马格努斯效应，从而增加叶片的升力，并使得风力机整体性能得到提升。
三、数值模拟方法针对基于马格努斯效应的风力机叶片流场的数值模拟，常用的方法包括有限元法、有限差分法和计算流体动力学（CFD）方法等。
其中，CFD方法是当前应用较为广泛的一种数值模拟方法。
通过建立叶片的几何模型、设定边界条件和流动参数，利用数值计算的手段，可以较为准确地模拟出风力机叶片流场的细节和特征。
四、实际应用基于马格努斯效应的风力机叶片流场的数值模拟，在实际应用中发挥着重要作用。
通过对叶片流场的数值模拟分析，可以优化叶片的设计，提高风力机的发电效率和稳定性。
也可为新型风力机叶片的设计提供重要参考，促进风能的可持续利用。
五、展望未来随着风能产业的快速发展和技术的不断创新，基于马格努斯效应的风力机叶片流场的数值模拟仍有许多发展空间。
未来，可以进一步改进数值模拟方法，提高模拟精度和计算效率。
也可结合实验验证，加深对叶片流场行为的理解，为风能技术的进步提供更加可靠的支持。
六、个人观点和理解在我看来，基于马格努斯效应的风力机叶片流场的数值模拟是一项具有广阔前景的研究领域。
通过深入探索马格努斯效应的作用机理，结合先进的数值模拟技术，可以为风力发电行业的发展注入新的活力，并为可再生能源的可持续利用提供坚实的技术支持。
水平轴风力机叶片翼型的气动特性数值模拟_铁庚
文章编号： 1005 － 0329 （ 2013 ） 03 － 0029 － 05
流
体
机
械
29
水平轴风力机叶片翼型的气动特性数值模拟
铁 庚， 祁文军
（ 新疆大学， 新疆乌鲁木齐 830047 ） 摘 要： 为了直观形象地探讨水平轴风力机叶片翼型的气动特性， 利用计算流体力学软件 FLUENT 对水平轴风力机叶
［11 ］
（ a） FFA － W3 － 211
（ b） FFA － W3 － 301
。
10 示出选取翼型在攻角为 10° 情况下 图 9， 的压强和流速。
（ c） NACA63 － 215 图 10 3 种翼型在攻角为 10° 时的压强
通过观察以上翼型在相同攻角条件下的压
（ a） FFA － W3 － 211
收稿日期： 基金项目： 2012 － 04 － 25 修稿日期： 2013 － 01 － 05
。
。
新疆科技重点专项（ 201130110 ）
30
FLUID MACHINERY （ ρ u x ） （ ρ u x ） （ ρ u y ） + ux + uy t x y ux uy p +u =－ 2 + 2 x x y C— — —翼型弦长 （ 2）
［7］
3
翼型的气动性能 当气流流经翼型叶片时， 叶片下面的气流压
力几乎保持不变， 叶片上表面气流速度增高， 压力 ， ， 下降 于是叶片受到了向上的作用力 可分解为与 气流方向平行的阻力和与气流方向垂直的升力 。 3． 1 阻力系数 通常用翼型阻力系数 C d 随攻角变化的曲线 也可以用翼型阻力系数 来表示翼型的阻力特征， 翼型的阻 随翼型升力系数变化的极曲线来表示， 力系数定义为： C d = F d / （ 0 ． 5 ρV2 o C） 式中 Fd — — —翼型所受升力 — —气体密度 ρ— Vo — — —来流速度 （ 5）
风力发电水平轴叶片设计及动态过程仿真研究
风力发电水平轴叶片设计及动态过程仿真研究在当今减少化石燃料使用的形势下，风力发电作为一种可再生能源得到越来越广泛的利用。
作为风力发电机的核心部件之一，水平轴叶片的设计和优化对于风力发电机的效率和可靠性至关重要。
本文将从水平轴叶片的设计和动态过程仿真两个方面进行探讨。
一、水平轴叶片的设计1、基本构造对于水平轴风力发电机来说，叶片是最为关键的部分。
它直接承受风力的作用，将其转化为机械能，从而驱动发电机发电。
一般来说，水平轴叶片由根部、稳定段、弯曲段和空气动力学剖面组成。
其中，稳定段用于稳定叶片，弯曲段用于转向风力，而空气动力学剖面则决定了叶片的气动性能（如气动力和噪音）。
2、设计要点水平轴叶片的设计主要包括两个方面：第一是如何降低风力损失，提高转速和输出功率；第二是如何保证叶片的可靠性和长期稳定性。
为达到这一目的，需要考虑以下几个要点：（1）形状：叶片的形状对气动力性能影响很大。
目前国际上广泛采用的是“洛克曼涡轮鼻形叶片”，其特点是中央部分比两端略宽，使得空气更容易通过，从而减小阻力，提高效率。
（2）材料：叶片材料应具备高强度、低密度、抗疲劳和抗腐蚀等特性，一般采用玻璃钢或碳纤维增强树脂复合材料。
（3）重量：重量是影响叶片转速和输出功率的因素之一。
一般来说，重量越轻，转速就越高、输出功率就越大。
但是过轻的叶片可能导致振动和损耗加剧，因此需要在轻量化和强度之间找到平衡点。
（4）噪音：噪音是一项重要的考虑因素。
为了减少音量，需要采用优化的叶片形状和节距，并尽可能使叶片转速低于音速。
（5）制造工艺：叶片的制造工艺对于成本和质量至关重要。
传统的手工制造已经逐渐被自动化和数字化制造所代替，使得叶片的生产效率和精度得到了大幅提高。
二、动态过程仿真研究水平轴叶片作为动力机械的核心部件之一，在运行过程中其受力和受力状态会不断发生变化。
为了进一步了解叶片在实际使用中的性能表现和损伤情况，需要通过动态过程仿真研究来模拟叶片的运动过程和受力变化。
水平轴风力机叶片翼型结冰的数值模拟
水平轴风力机叶片翼型结冰的数值模拟1. 背景介绍水平轴风力机是一种利用风能转换成机械能或电能的装置，叶片是风力机的核心部件之一。
然而，叶片在运行过程中容易受到恶劣天气条件的影响，其中之一就是翼型结冰。
翼型结冰会导致叶片表面粗糙，减小气动性能，增加振动噪音，甚至影响风力机的安全运行。
对水平轴风力机叶片翼型结冰进行数值模拟分析具有重要意义。
2. 数值模拟的基本原理数值模拟是利用计算机对复杂的物理现象进行仿真和分析的方法。
在水平轴风力机叶片翼型结冰的数值模拟中，一般采用计算流体力学（CFD）方法。
通过建立包括风场、湍流模型、叶片几何形状、冰的增长模型等在内的数学模型，可以对翼型结冰过程中的流场和热传递进行准确地描述和模拟。
3. 翼型结冰的影响翼型结冰对水平轴风力机叶片的影响是多方面的。
翼型结冰会改变叶片的气动外形，导致风力机的输出功率减小。
由于结冰表面粗糙，会增加叶片的阻力和湍流损失，使得风力机转速不稳定，产生振动和噪音。
严重的结冰会导致叶片失速，甚至引发风力机事故，危及人身和设备安全。
4. 数值模拟分析在进行水平轴风力机叶片翼型结冰的数值模拟分析时，需要考虑的因素很多。
要建立适合叶片几何形状和结冰过程的网格模型，并选择合适的流体模型和湍流模型。
需要考虑风速、气温、湿度等环境条件对结冰过程的影响。
还需要对结冰过程中的热传递进行细致的模拟，以确定结冰的位置、厚度和形状。
5. 结果分析通过数值模拟分析，可以得到水平轴风力机叶片翼型结冰的分布情况和严重程度，进而评估结冰对风力机性能和安全性的影响。
在实际工程中，可以根据数值模拟结果制定相应的结冰防护措施，如采取加热、喷雾等措施防止结冰的发生。
6. 个人观点从事水平轴风力机叶片翼型结冰数值模拟研究多年，我认为这一研究领域具有重要的理论和实际意义。
通过数值模拟，可以深入了解结冰过程中的复杂流场和热传递特性，为有效防治叶片结冰提供科学依据。
数值模拟还可以帮助工程师设计更可靠、更安全的风力机叶片，提高其性能和可靠性。
基于LBM-LES方法风力机流场的数值模拟
南 昌航空大学学报 ： 自然科学版
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｎａ ｎ ｅ ｈ ａ ｎ ｇ Ｈａ ｎ ｇ ｋ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ： Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ
Ｖ ｏ １ ． ３ １． ＮＯ ． ２
典 型的ｉ叶片水 平轴 风力机 自由旋 转风轮复杂 的湍流流场进行 了数值模 拟。风力机一般是在风的作用下做绕 固定轴 非定 速
旋转运 动 ， 传统的计算流体力学 （ Ｃ Ｆ Ｄ） 方法对 其复杂 流场 的研 究存 在一 定的困难 。Ｌ Ｂ Ｍ 方法 ｊ维粒子 速度模 型 为 Ｄ ３ Ｑ ２ ７ ，
Ｚ ＯＵ Ｓ ｅ ｎ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｙｏ ｎ ｇ， ＦＥＮＧ Ｈｕａ ｎ — ｈ ｕ ａ ｎ， ＺＨＡＯ Ｇｕ ａ ｎｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｔ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ Ｈ ａ ｎ ｇ ｋ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ３ ３ ０ ０ ６ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｌ Ｅ Ｓ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｂ ｏ ｔ ｈ Ｌ ａ ｔ ｔ ｉ ｃ ｅ Ｂ ｏ ｈ ｚ ｍ ａ ｎ ｎ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ （ Ｌ Ｂ Ｍ） ａ ｎ ｄ Ｌ ａ ｒ ｇ ｅ Ｅ ｄ ｄ ｙ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ （ Ｌ Ｅ Ｓ ） ．Ｔ ｈ ｅ ｗ ｉ ｎ ｄ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ
Ｌ Ｅ Ｓ则采用 了 Ｗａ ｌ ｌ － Ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｌ ｏ ｃ ａ ｌ － Ｅ ｄ ｄ ｙ亚格 子模 型对湍流进行模拟 。数 值结果 表明 ： Ｌ Ｂ Ｍ． Ｌ Ｅ Ｓ方 法能够 比较好 地捕 捉风 力 机 复杂 的非定 常湍流流场细节及其 特征。
基于马格努斯效应的风力机叶片流场的数值模拟
基于马格努斯效应的风力机叶片流场的数值模拟文章标题：基于马格努斯效应的风力机叶片流场的数值模拟与分析1. 引言在风能利用领域，风力机是一种常见的设备，其叶片设计对能量转换效率起着关键作用。
本文将从数值模拟的角度，探讨基于马格努斯效应的风力机叶片流场，并分析其特性与优势。
2. 马格努斯效应简介马格努斯效应是指当圆柱体或球体等物体绕其自身轴线旋转时，会产生气动力效应，导致物体受到垂直于流动方向的力的作用。
这一效应在风力机叶片上的应用，可以带来额外的升力，增加了风力机的转动力矩，提高了能量转换效率。
3. 数值模拟方法为了深入理解马格努斯效应对风力机叶片流场的影响，我们采用计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟。
以SST k-omega湍流模型为基础，建立了风力机叶片的数学模型，并通过计算得到了叶片表面的流场数据。
4. 模拟结果分析通过数值模拟，我们得到了风力机叶片表面的压力分布、速度分布等流场数据。
可以观察到在叶片旋转时，马格努斯效应导致了气流的非对称分布，使得叶片上表面产生了额外的升力，从而增加了叶片的转动力矩。
5. 马格努斯效应在风力机中的应用基于马格努斯效应的风力机叶片设计，可以更好地利用风能资源，提高了风力机的性能。
马格努斯效应也为风能利用领域带来了新的设计思路，对未来的风力机研发具有重要意义。
6. 总结与展望本文通过数值模拟和分析，深入探讨了基于马格努斯效应的风力机叶片流场。
马格努斯效应不仅可以提高叶片的升力和转动力矩，还有利于风能利用领域的创新发展。
未来，我们可以进一步研究马格努斯效应在其他领域的应用，为可再生能源领域的发展做出更多贡献。
个人观点和理解：马格努斯效应作为一种重要的气动力现象，对于风能利用领域具有重要意义。
通过数值模拟，我们可以清晰地观察到马格努斯效应对风力机叶片流场的影响，这为优化叶片设计提供了有力支持。
未来，随着科技的不断发展，我们可以更深入地研究马格努斯效应，探索其在风能利用领域以及其他领域的更广泛应用。
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清洁能源与新能源水平轴风力机叶片翼型流场的数值模拟闫海津,李佳,胡丹梅(上海电力学院能源与环境工程学院,上海200090)摘 要:为了直观形象地探讨水平轴风力机叶片翼型的气动特性,利用计算流体力学软件FLUENT对水平轴风力机叶片常用翼型NACA63425流场进行了数值模拟,得出了翼型NA-CA63425在不同来流攻角下的升力系数、阻力系数、升阻比和不同流攻角下的流场流线图和翼型表面的压力分布。
根据模拟结果对不同攻角下尾迹漩涡分离流动进行了分析和比较,得出该翼型气动特性随攻角的变化规律。
关键词:翼型;流场;尾迹分离;数值模拟中图分类号:T K83 文献标志码:B 文章编号:1005-7439(2010)02-0081-04Numerical Simulation on the Airfoil Flow Field of Horizontal Wind Turbine BladesYAN Ha-i jin,LI-Jia,HU Dan-mei(Scho ol of T hermal power&Environmental Engineer ing,Shanghai U niv ersity of Electr ic Po wer Shang hai200090,China)Abstract:T o discuss and analyze the air foil of ho rizo ntal wind tur bine blades mor e dir ect v iew ing and viv id,the airfo il N ACA63425used widely in the hor izontal w ind tur bine blades is numerically investigated by the Co mputatio na l F luid Dy namics softw are.T he co ef ficient s of lift and drag as well as the pr essure and velo city distr ibut ion are calculated in different angle of flow at tack fo r air foil N A CA63425.A nalysis and co mpar ison the vor tex separat ion flo w under the different ang le of flow attack,which wo rks o ut the aero dy namics cha racterist ics o f the airfo il N A CA63425.Keywords:a irfo il;flow;vo rtex separ ation;numerical simulation水平轴风力机运行时,如果翼型来流的攻角较大,绕翼型的流动边界层就会严重分离,因此准确获得翼型的气动特性对于风力机叶片设计非常重要,但是这种复杂的分离流动现象采用试验的方法测量非常困难,而且大量的试验将使翼型的设计周期延长和成本增加。
采用CFD计算流体力学数值模拟替代试验测定工作确定翼型的气动特性,可以缩短设计周期和降低设计成本,已经在实际工程中得到了广泛的应用。
NACA634系列翼型是一种总体性能表现良好的翼型,在各种水平轴风力机上得到了广泛的应用,本文将采用CFD软件FLUENT对该系列翼型中的NA CA63425进行数值模拟[2-4],基金项目:国家自然科学基金项目50706025;上海市教育委员会科研项目07ZZ144;上海市地方院校能力建设项目0816*******资助得出翼型在不同攻角下的压力分布、升力系数、阻力系数及升阻比,分析翼型的分离流动情况。
1 风力机叶片的数值模拟1.1 基本方程风力机叶片的运转速度不大,翼型的绕流可以看作不可压缩流动。
数值计算模型采用二维连续性方程和二维不可压缩N-S方程[3]。
二维连续性方程:pt+( u x)x+( u y)y=0二维不可压缩N-S方程:( u x)t+u x( u x)x+u y( u y)y=-px+2 xx2+2u yy281第31卷第2期2010年4月能源技术ENERGY TECH NOLOGYV ol.31 N o.2A pr. 2010( u y)t+u x ( u y)x+u y( u y)y=- py+2 yx2+2u yy2式中: 为空气密度; 为空气的粘性系数。
1.2 网格划分由于所采用翼型的几何形状并不十分复杂,考虑到数值求解效率等因素,本文采用了C型网格。
为了减少计算域外的边界对计算过程的影响,外边界长度分别取翼型弦长和最大厚度10倍左右的距离。
为了能够得出更加准确的结果,网格在翼型表面采取了网格局部加密方法[1],网格总数达6万多,其中翼型表面分布节点160个。
网格分布见图1。
图1 网格分布图1.3 定解条件和边界条件采用分离式求解器进行求解,隐式算法。
模拟计算假定流场中只存在空气单相流动,不考虑风沙、水滴等多相流的情况;空气密度和空气动力粘度依据模型提供的常规值并且保持为常数。
因为气流密度小计算中可以不考虑重力的影响。
在求解过程中可以假定所有过程都是绝热过程,即不考虑热传导与太阳辐射。
本文的模拟选用RNG k- 两方程湍流模型,该湍流模型能够反映各向异性和平均涡量对流动的影响,其中的湍流常数直接由重整化群理论导出并且在模型中通过一个修正项记入了平均应变率对湍流耗散率的影响,具有较高的精度和可信度[2]。
方程中压力--速度耦合采用SIMPLE算法即求解压力耦合方程组的半隐式方法,这也是目前工程上应用最为广泛的流场计算方法,主要用于求解不可压缩流场的数值方法,这种方法的核心是采用 猜测-修正 的过程,在交错网格的基础上来计算压力场,从而达到求解动量方程(N av ier-Sto kes方程)的目的[2]。
方程中的动量、湍流动能均采用二阶迎风格式处理。
边界条件包括进出口边界和壁面边界:设定进口边界为速度进口边界条件,速度为无穷远处的来流风速;考虑到计算区域相对弦长较大,流动在出口处已经得到了充分的发展,所以选用自由出流为出口边界条件;翼型表面为无滑移固壁边界。
2计算结果与分析2.1 升力系数、阻力系数及升阻比对NACA63425翼型流场在来流攻角为0 至30 范围下的流动情况进行的数值模拟,取来流的速度为风力机在额定工作状态下的风速,12m/s。
利用数值计算得到的翼型升力系数、阻力系数和升阻比随来流攻角的变化结果见图2-图4。
图2 升力系数随来流攻角的变化图3 阻力系数随来流攻角的变化从图中可以看到:当攻角小于12 时,翼型的升力系数和阻力系数都随着攻角的增大而增加;攻角在12 左右时,翼型的升力系数达到最大;当攻角大于12 后,翼型的阻力系数继续增加,但是升力系数开始下降,不过攻角增加到25 后升力系数又开始上升。
这是因为随着攻角的增加,气流在翼型表面上的分离加剧,导致尾迹区域形成漩涡,翼型上下面压力差和升力减小,风机进入了失速状态。
根据这些模拟计算结果可以看到,翼型NACA63425的失速攻角应该在12 附近。
在实际中,风力机叶片一旦出现失速现象,风力机就会产生剧烈振动和运行82图4 升阻比随来流攻角的变化不稳,为了使风力机在稍大于设计风速时仍能很好的工作,所选取的升力系数应在升力系数最大点的左侧,其值最大不超过0.8~0.9倍的最大值[5]。
翼型的升阻比反映了翼型的气动效率,升阻比越高,翼型的气动效率越高。
由图4可以看出,在来流攻角为7 左右时翼型的升阻比达到最高,约为l2左右。
来流攻角大于7 时升阻比急剧下降,在攻角为30 时翼型的升阻比已经下降到2左右。
2.2 翼型表面的压力分布不同的攻角翼型表面的压力分布的模拟计算结果见图5-图7。
对比图5,图6和图7可以看出,当来流攻角为图5 攻角为10时翼型表面的压力分布图6 攻角为14时翼型表面的压力分布图7 攻角为18 时翼型表面的压力分布注:x 距翼型前端的距离,l 翼型的弦长。
10 时翼型上下表面始终具有较大的压差。
当来流攻角增大到14 时翼型尾部上下表面的压力差就有所减小了,随着来流攻角的进一步增大,压力差减小的趋势向着翼型的前缘方向发展。
对比图6和图7可以看出,当攻角为14 时压差开始减小的位置大概发生在0.6弦长处,当攻角为18 时压差减小的点已经向翼型前缘移动到弦长的0.5处左右了。
造成这种现象的主要原因其实也是翼型表面的流动分离随着攻角的增大而加剧,并且有向着翼型前缘方向发展的趋势。
2.3 翼型流场的流线分布不同攻角时翼型流场的流线分布模拟结果见图8-图10。
图8 攻角为10时翼型流场的流线分布图9 攻角为14 时翼型流场的流线分布83图10 攻角为18 时翼型流场的流线分布由图8可得出,当来流攻角小于10 时,翼型绕流为附着流,未出现漩涡分离的现象;此时的翼型表面压力分布图也呈现出较大的压差,即此时翼型具有较好的气动性能,但当来流攻角增大到14 后,翼型尾部开始出现流动分离形成了漩涡(见图9)。
从图10中还可以进一步看出,随着攻角的增大漩涡的范围也进一步的扩大,并向翼型前缘发展[5-7];这也正是翼型升力系数变小,表面压差减小并且减小的趋势向前缘移动的原因。
可见,翼型流场的尾迹流动分离是影响翼型气动特性的主要原因。
3 结论本文利用计算流体软件FLUENT 对不同攻角下翼型NACA63425流场进行了数值模拟,得出了翼型在不同攻角下的压力分布、升力系数、阻力系数并计算得出了升阻比。
本文还通过模拟结果分析了翼型的分离流动情况,得出了影响翼型气动性能的主要原因,总结了该翼型分离流动随攻角的变化特征,为风力机翼型的气动特性研究提供了参考依据。
参考文献:[1] Nathan Lo gsdon.A pro cedure for numer ically analy -zing airfo ils and wing sectio ns[D].T he F aculty of the D epar tment o f M echanical &A ero space Eng ineering U niv ersit y of M isso ur-i Columbia,2006.[2] 赵伟国,李仁年,李德顺,等.风力机专用翼型数值模拟中湍流模型的选择[J].西华大学学报,2007(11):61-65.[3] 陈旭,郝辉,田杰,等.水平轴风力机翼型动态失速特性的数值研究[J].太阳能学报,2003(12):735-740.[4] 杨从新,李春辉,巫发明.水平轴风力机专用翼型的数值模拟研究[J].科学技术,2008(9):4994-8994.[5] M EN G F.CF D investigations w ith r espect to mo delsensitiv ity for t he non -r otating flow aro und the N REL Phase V I Blade[R].Delft U niver sity W ind Ener g y Re -search Inst itute,2008.[6] 李栋,李孝伟,乔志德.大迎角粘性复杂流场的数值模拟[J].空气动力学学报,2000(6):311-315.[7] 王友进,闫超,周涛.不同厚度翼型动态失速涡运动数值研究[J].北京航空航天大学学报,2006(2):153-157.(上接第80页)图10 不同制冷量对应的总捕水量5 结论经过分析,捕水器的壁面温度对捕水效果的影响很小,捕水器面积对捕水器捕水的效果影响很大,同时还要考虑到能耗问题,选择合适的制冷量和蒸发温度。