水平轴风力机叶片翼型的气动特性数值模拟

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1、2013年第41卷第3期流体机械29文章编号：1005—0329(2013)03—0029—05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对水平轴风力机叶片常用翼型FFA—W3—211，FFA—W3—301和NACA63—215进行了数值模拟，并与试验数据进行对比和分析，验证数值模拟的可靠性。有利于了解风力机翼型的气动性能，为风力机叶片翼型选型和叶片翼型设计和研发提供重要依据。关键词：风力发电机；翼型；气动性能；数值模拟中图分类号：TH44；TK8文献

2、标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2013．03．007NumericalSimulationontheAerodynamicPerformanceofAerofoilofHorizontalWindTurbineBladeTIEGeng，QIWen—Jun(XinjiangUniversity，Urumqi830047，China)Abstract：Todiscussandanalyzetheaerodynamicperformanceofairfoilofhorizontalwindturbineblademoredirectviewingand

3、vivid，theseairfoilFFA—W3—211．FFA—W3—301andNACA63—215usedwidelyinthehorizontalwindturbinebladesiSnumericallyinvestigatedbytheFLUENT．Comparisonbetweenthesimulateddataandtheexperimentdatahasbeencarriedoutinordertoverifythefeasibilitvandthereliabilityofaerodynamicnumericalsimulationofwindturbine．Th

4、esimulationandanalysesishelpfultounderstandtheaerodynamicperformanceandcharacterofaerofoilofwindturbine，andsupplytechnologicalparame—tersandadvicesforthedesignandresearchofbladeaerofoil．Keywords：windturbine；aerofoil；aerodynamicperformance；numericalsimulation1前言阶段，由于商业因素，国际上在风能技术领先的国家对翼型的相关资料实行保

5、密。因此，我国目前风力机叶片是发电机组的重要部件，叶片翼生产的水平轴风力机叶片主要依靠国外技术，所型的气动特性是整个风电机组性能的基础与核以迫切需要自主改进、研发水平轴风力机新翼型，心。随着风电行业的迅速发展，对风力机叶片的从而推动我国风力发电事业的快速发展。研究和设计已是风力发电技术研究和开发的重要任务。高升力、低阻力的翼型一直是翼型设计所2基本方程和湍流模型追求的目标，早期风力机叶片翼型一般采用航空翼型，最具代表性的传统风力机翼型是NACA系风力机叶片的旋转速度不大，翼型的绕流可列，但由于航空翼型和风力机翼型在性能要求上以看作不可压缩流动。数值计算模型采用二维连的不同，风能技术发

6、达国家从20世纪80年代中续性方程和二维不可压缩N—S方程J。期开始研究风力机专用翼型，具有代表性的有美二维连续性方程：国的SERL系列、瑞典的FFA系列，荷兰的DU系塑++：0(1)列等。aaa)，目前，我国对风力机翼型的研究还处于初步二维不可压缩N—S方程：收稿日期：2012—04—25修稿日期：2013一O1一O5基金项目：新疆科技重点专项(201130110)50FLUIDMACHINERYVo1．41，No．3，2013O(pu)O(pu)o(pu)C——翼型弦长+．+．翼型阻力包括摩擦阻力和压差阻力。在附着韭流区，翼型阻力主要为摩擦阻力，阻力系数随攻角一叫+Oy21](2

7、)Ox的增加缓慢增大，气流发生分离后，翼型阻力主要为压差阻力，阻力系数会随攻角的增加迅速增大。'~Opouou,+,5．2升力系数=一+t1(3)aL22J)，aa翼型的升力特征通常用翼型升力系数C随式中P——空气密度攻角变化的曲线来表示，翼型的升力系数定义为：“——空气的粘性系数Cf=Ff／(0．5pC)(6)S—A湍流模型是由Spalart和Allmaras所提式中——为翼型所受升力出的模型，解决了一个关于湍流运动学粘度的改p——气体密度良型输运方程，