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《二维翼型风洞实验壁面效应的数值分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第31卷第8期太阳能学报VOI.31,No.82010年8月A口AENERGU王501盛RISSINICAAug.,ZDro文章编号:0龙漆侧如场加10)胳1价担.肠二维翼型风洞实验壁面效应的数值分析李宏利,2,杨科2,徐建中2(1.中国科学院研究生院,北京1田1叩;2.中国科学院工程热物理研究所,北京1田1如)摘要:运用CFD方法对一种典型的风力机翼型NRELS田风洞实验时风洞上下壁的壁面效应进行了三维数值模拟计算中使用了S间a!t-从haals和k-斌Sheal-S比5Trans即rt)两种湍流模型数值模拟结果同部分实验结果进行了对比,揭示了壁面效应引人了较强的三维性关键词:翼型
2、;风洞试验;壁面效应;数值模拟中图分类号洲张83文献标识码:An4,J.!0引言翼型在做风洞实验时,为保证测量结果的二维性,实验数据通常在翼型模型的50%展长截面处取得然而,实验时由于受风洞上下壁面附近发展起脚0#!卜火一一一一/~一~一~一来的边界层的影响,流动的二维性会受到破坏,在模型50%展长截面上流动究竟多大程度上能够保持二一性一维性是非常值得研究的一个问题,因为这直接影响一0.2)到实验结果的可靠性对于翼型风洞实验来讲,上一,t刁.4匕~司-一一一一一上一0.00.20.40.60.81.0下壁面的壁面效应比左右侧壁的堵塞效应更为严重近年来,国内外很多学者开展了用三维Nav
3、ier-Stokes方程计算风洞壁面效应的研究!一!∀已有的图15809翼型示意图研究成果主要集中在对航空高速翼型的风洞实验的Fig.1Theai而1shapeofS伪数值研究上,对风力机低速翼型的风洞实验的数值试验是在荷兰De价大学的低速湍流风洞中完成的,研究却非常少本文应用NUMECA软件计算了放类似的实验在美国ohio大学也进行过,实验结果较置在风洞中的NREL(美国国家可再生能源实验室)接近[s,6]实验时,翼型模型竖直放置在风洞实验段5809翼型模型处于一定攻角来流条件下的绕流流场内支撑于上下两壁为了便于和实验数据进行对情况,对风洞壁面效应的影响有了较深人的认识比,数值模拟时
4、将5809翼型模型的展弦比设定为2.08,这和该翼型在做风洞实验时模型的展弦比相1数值模拟方法同本文重点考察风洞上下壁面的壁面效应对二维1.1计算方法流场的影响,由于侧壁干扰引起的堵塞效应较之于本文借助NUMECA软件计算了放置在风洞中壁面效应非常小,计算时并未将堵塞效应考虑在内的S8的翼型模型处于临界攻角来流条件下的绕流计算域取风洞横向对称面下侧一半的空间计算域流场情况5809翼型的型线如图1所示,该翼型是网格在网格生成器IG中生成,网格类型为C一H型专门为水平轴风力机设计的低速层流翼型其风洞拓扑结构化网格,在每个展向位置的横剖面上为C收稿日期:双刃8一12一26基金项目:国家高技术研
5、究发展计划(863)项目(2以刀AA05别88)通讯作者:李宏利(1982一),男,硕士研究生,主要从事风力机专用翼型的开发方面的研究l小朋乡i@51侧∀.脚.cn1050太阳能学报31卷型结构化网格,网格数为297x49,其中翼型表面分各向同性湍流的假定,通过适当修正湍流模型可用布了201个网格点,在翼型的前缘和尾缘处进行了于计算近壁区的粘性底层,能够适合各种压力梯度网格的局部加密,远场边界和翼型两侧的距离取为变化的流场模拟,较之于标准的k-模型∃肛10倍弦长,和尾缘的距离取5倍弦长,壁面y+值约(sh~s比sT~pert)模型在广泛的流动领域中有取为l;展向上的网格类型为H型,分布的
6、网格点数更好的精度和算法稳定性[s1为75个,在靠近风洞壁面处对网格进行了加密,壁2计算结果分析面Y+值约取为1网格点的总数为1091475个计算域网格分布如图2所示本文用两种湍流模型对一个竖直安装在风洞上下壁面之间的5809翼型模型处于临界攻角来流条件下的绕流流场进行了数值模拟计算时,取自由来流的马赫数Ma二0.的,弦长雷诺数Re二2xl护,攻角二14.24%两种湍流模型的三维计算结果和二维计算结果及文献中公布的实验结果肺∀进行了对比,目的在于准确预测壁面效应对流场和压力场二维性的破坏程度,对两种湍流模型做出评价,为实际的翼型风洞实验提供参考图3一图6显示了用S一A和k-(SST)两种
7、湍流模型计算出来的风洞中各处的流场情况图2三维计算网格分布Fig.2Griddistributionford.ree-dimensiona]eomputation计算时各边界条件按如下方式进行设定:进口∃出口按压力远场边界处理;翼型模型表面以及和模型连接的风洞壁面均为无滑移∃无渗透∃固体∃绝热边界;风洞横向对称面为镜像面为便于和实验数磷据进行对比,来流为稳态不可压缩来流,攻角取为a.s一A模型14.240,弦长凡数取为2xl护为加速
