大型风力机翼型的气动载荷计算与分析

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针对对S809翼型的静态和动态性能、以及PHASE VI叶片在三维旋转流场的气动性能,本文采用CFD方法开展数值模拟研究和分析。主要研究内容包括:对S809二维翼型静态性能问题,在计算过程中,使用了4种湍流模型对S809翼型进行了全湍流模拟,发现SST k-ω湍流模型的模拟效果与实验结果最为接近。但是大迎角状态下,S-A模型和k-ε模型预测的气流分离点较实验值靠后,导致升力显著高于实验值。之后又比较了SSTk-ω湍流模型模拟的翼型几个状态下的表面压力分布和流场结构,研究了翼型静态失速下的气动性能。对S809二维翼型动态性能问题,计算得到了翼型动态失速下的升阻力迟滞曲线,并分析了翼型在典型状态下的表面压力分布与流场结构,研究S809翼型的动态失速特性。模拟结果表明,该模拟结果和之前静态性能的模拟的结论是一致的,并得到了翼型升阻力系数的迟滞曲线。不过由曲线可以看出,翼型进入失速的临界攻角较大,这和之前实验的结果略有出入,这可能是全湍流模拟的弊端,在之前进行翼型静态性能模拟的时候就已经发现了。对NREL PHASE VI三维叶片进行了旋转流场的数值模拟,得到了一些叶片的基本性能。和实验结果比较发现,Fluent的模拟结果从定性上能够准确模拟出PHASE VI风力机叶片随着风速增大进入失速和深失速的整个状态,在叶片失速前和深失速后的模拟结果和实验吻合良好,但对于临界攻角的预测上比实验结果靠后,从而导致了失速段的模拟和实验值有一定的偏差,这和之前对二维翼型的模拟结论相一致。
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