基于滑移网格的H型垂直轴动态气动特性分析.pdf

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1、36FLUIDMACHINERYVo1．41，No．10，2013文章编号：1005—0329(2013)10—0036—05基于滑移网格的H型垂直轴动态气动特性分析高伟，李春，叶舟，聂佳斌(1．上海理工大学，上海200093；2．大唐集团华创风能有限公司技术研究院，山东青岛266000)摘要：垂直轴风力机的气动特性非常复杂，采用工程气动模型会有较大误差，因而本文针对NACA0012翼型，基于滑移网格技术，并选用Spalart—Allmaras方程湍流模型和基于压力的Simple算法对H行垂直轴风轮流场进行瞬态CFD计算，整个计算结果通过了严格

2、的网格数和计算区域验证。同时，本文通过对流场的分析，获得了风力机的动态失速与升阻力系数等气动特性，计算结果对H轴风力机的设计与开发具有一定理论价值。关键词：垂直轴风轮；动态失速；气动特性；计算流体力学中图分类号：TH43；TK832；TU834．3文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2013．10．008AnalysisofDynamicAerodynamicPerformanceforH-typeVAWTBasedonSlidingMeshTechniqueGAOWei，LIChun，YEZhou，NIEJ

3、ia．bin(I．UniversityofShanghaiforScienceandtechnology，Shanghai200093，China；2．TechnologyResearchInstitute，ChinaDatangGroupCreativeWindEnergyCo．Ltd．，Qingdao266000，China)Abstract：theaerodynamicperformanceforvedicalaxiswindturbine(VAWT)isquitecomplicated．Usetheengineeringalgo—rit

4、hmtoestimateitsperformmlcewillgeneratehugeresiduals．Inthispaper，thekindsofNACA0012airfoilhavebeensimulatedinaCFDmethod．Themodel’StransientsimulationiSfinishedonthebasisofslidingmeshtechniqueandinassociationwiththeSpalart—AllmaraSturbulencemodelandpressurebasedSIMPLEalgorithm

5、．Strictverificationhasbeenadoptedtoensurethesimu．1ationiSgridindependence．Meanwhile．theanalysisontheflowfieldconcludedwithseveralaerodynamicfeaturessuchasdy．namicstallandthevariationoncoeficientofliftorcoeficientofdrug．Thepaperhasitstheoreticalvalueforthedesignandde—velopmen

6、tofH-typeVAWT．Keywords：verticalaxiswindturbine(VAWT)；dynamicstal1；aerodynamicperformance；CFD1前言二维流场进行非定常计算，并对流场、升阻力特性进行详尽的分析。垂直轴风力机无需对风、无调向装置、结构简2数值计算方法单，齿轮箱、发电机等设备可安装在地面、维修方便。但其叶片旋转流场非常复杂，因为在风轮旋2．1控制方程转一周的过程中，叶片攻角会随着旋转方位角以因外界来流速度和叶片的旋转切向速度较及风速不断变化，在高风速下亦会产生失速效低，故空气可视为不可压缩流体

7、。其三维非定常应_J。故采用工程气动模型会有较大的误差。不可压缩的连续方程和N—s方程为：本文采用s．A(SpalartAllmaras)湍流模型和滑移：0(1，2，3)(1)网格对NACA0012翼型小型H轴垂直轴风力机收稿日期：2012—10—26修稿日期：2012—12—03资助项目：国家自然科学基金资助项目(E511176129)；教育部高等学校博士学科点专项科研基金(博导类)(20123120110008)；上海市教委科研创新(重点)项目(13ZZ120)38FLUIDMACHINERYVo1．41，No．10，2013计算域整体为圆

8、形，被划分为3个区域：对应多，但计算精度也越好。然而，当网格划分过于精半径分别为R1：0．8R、R2：1．2R和R3=10R。最细时，计算的精确性与稳