Gurney襟翼在风力机上应用的气动数值分析

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1、承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文采用计算流体力学方法，对Gurney襟翼对风力机专用

2、翼型及风力机叶片气动性能的影响进行了数值研究，并分析探讨了Gurney襟翼的控制机理。本文选取了风力机专用翼型S809翼型和美国国家可再生能源实验室（NREL）的PhaseⅥ风力机叶片，建立计算模型，进行数值模拟，通过对气动性能数值模拟的结果与实验结果的对比分析，验证了计算流体力学方法以及采用的计算模型的准确性的可靠性。在S809翼型尾缘加装垂直于弦线，高度为弦长的1%，2%，3%，4%的Gurney襟翼，对不同来流雷诺数条件下和不同来流迎角下的翼型气动性能及翼型流场进行数值模拟，数值模拟结果显示，加装Gurney

3、襟翼能够有效提升S809翼型的升力系数及升阻比，并增大翼型的失速迎角。计算结果同时表明，Gurney襟翼显著改变了翼型表面流场结构，在襟翼前方生成一个分离泡，襟翼后方生成一对旋转方向相反的反向对涡结构。此外，本文还对缩进式Gurney襟翼进行了数值研究，针对加装了安装位置分别为弦线的85%，90%，95%，高度为弦长的4%的Gurney襟翼的S809翼型的气动性能和流场，在不同来流迎角条件下进行了数值模拟，计算结果表明，缩进式Gurney襟翼同样能够有效增加翼型的升力系数和升阻比，对翼型失速迎角增大效果相比经典型式

4、Gurney襟翼更加明显。针对PhaseⅥ叶片，在叶片后缘加装垂直于叶片当地弦线，高度为当地弦长的4%的Gurney襟翼，对不同来流风速条件下叶片的气动性能和叶片流场进行三维数值模拟，计算结果显示，加装Gurney襟翼显著增加了叶片的低速轴扭矩，并有效缩小了大风速下叶片吸力面的分离面积，提升了风力机叶片的气动性能。关键词：风力机，流动控制，Gurney襟翼，气动性能，计算流体力学方法i万方数据Gurney襟翼在风力机上应用的气动数值研究ABSTRACTInthispaper,theinfluencesofGurne

5、yflaponairfoilaerodynamiccharacteristicsandwindturbineaerodynamicperformanceareinvestigatedusingcomputationalfluiddynamicmethod.AirfoilS809andthePhaseⅥwindturbinebladeofNationalRenewableEnergyLaboratory(NREL)areselectedasprototypemodelsfornumericalanalysis.The

6、accuracyandreliabilityoftheCFDmethodareconfirmedthroughthecomparisonbetweencomputationalandexperimentalliftcoefficientandlift-dragratiooftheS809airfoilandPhaseⅥblade.Gurneyflapsof1%,2%,3%,and4%chordlengtharevirtuallyequippedtoS809airfoilatthetrailingedge.Theae

7、rodynamicperformanceandflowfieldsoftheairfoilarenumericallysimulatedunderdifferentReynoldsnumbersandanglesofattack.ThecalculatedresultsshowthatGurneyflapcaneffectivelyenhancetheliftcoefficientandlift-dragratioofS809airfoil.Gurneyflapalsochangestheflowstructure

8、aroundthetrailingedgeofairfoilbygeneratingaseparatingbubbleinfrontoftheflapandapairofreservevortexesbehindtheflap.Inaddition,anewtypeofGurneyflapcalledIndentedGurneyflapisstudiedin