风能正引领着全球电力系统的转型,成为世界上最可靠的清洁能源之一。研制大型、高效的风力机,提高风力机在低风速下的风能利用效率是风电发展的必然趋势。目前,襟翼控制技术以其结构简单,增升效果显著的优点成为了提高风力机功率的有效措施之一。为了研究襟翼对低风速风力机气动性能的影响,本文首先以两叶片失速型Phase VI风力机为模型进行Gurney襟翼技术研究。然后在Gurney襟翼被动流动控制技术的基础上,针对美国可再生实验室(NREL)研发的5MW大型风力机,研究了后缘襟翼主动控制技术对大型风力机气动性能的影响。具体内容如下:1、以P h a s e V I风力机为研究对象,建立了加装不同高度G u r n e y襟翼的改型风力机模型,采用SST k-ω湍流模型对改型风力机进行了数值计算,对比分析改型前后风力机的输出转矩、叶片截面压力和流场结构,结果表明:改型风力机输出转矩有了明显变化,襟翼高度为1%C~3%C(C为翼型弦长)时,各风速下的风轮转矩明显增大,且高度为3%C的Gurney具有最佳的增升效果;襟翼高度为4%C~6%C时,改型后的风轮转矩反而低于未加装襟翼的风轮转矩;Gurney襟翼的增升效果随着风速的增加呈先增大后减小的趋势;襟翼起阻尼作用时,随着风速的增加,襟翼的阻尼效果持续增强。2、以N R E L 5 M W风力机叶片截面翼型N A C A 6 4-A 1 7为研究对象,引入后缘襟翼并进行研究。忽略后缘襟翼翼缝的吹吸作用,通过数值计算的方法研究襟翼长度对翼型气动特性的影响。计算表明在小攻角范围内后缘襟翼的增升效果随着来流风速的增加而增加,风速增大到一定程度后,襟翼的增升效果开始减弱;当来流风速为6m/s、11.4m/s和20m/s时,长度为15%C的后缘襟翼具有最佳的增升效果。3、基于以上研究,在5 M W风力机叶片7 0%R(R为风轮半径)到叶尖部分加装后缘襟翼。襟翼长度为叶片各截面翼型弦长的15%,忽略襟翼翼缝的吹吸作用。通过数值模拟的方法研究了襟翼偏转角度对风力机气动性能的影响,结果表明:后缘襟翼的增升效果随着风速和偏转角度的增加呈现先增大后减小的趋势。来流风速为3m/s~11.4m/s时,襟翼分别偏转6?、8?、10?、14?、12?、12?、10?、8?、6?、6?后风轮的输出功率达到最大,确定出了额定风速之前的后缘襟翼调节策略。襟翼起增升效果的原因是增大了翼型弯度,调整了叶片截面翼型的攻角,使得在各风速下叶片截面翼型均能够达到最优攻角,增大了升力和切向方向的分力,从而改善了风力机在低风速下的气动性能,提高功率输出。本文针对Gurney襟翼和后缘襟翼对风力机气动性能的影响进行了研究,揭示了襟翼的增升机理,提出了后缘襟翼主动控制技术,实现了大型风力机在低风速下的最佳功率点跟踪,为研究后缘襟翼在大型风力机低风速化中的应用提供了参考。