风力机专用翼型气动性能研究

admin · 发表于 2023-10-11 14:31:17

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雅宝题库解析：
利用计算流体力学（CFD）商用软件Fluent为数值模拟工具，模拟了典型航空翼型和风力机翼型的动态失速过程，通过与实验数据的对比进行了验证，在此基础上研究了北航自主开发的风力机专用翼型的动态失速特性。以该翼型族为基础，设计了一款输出功率为3MW、适用于变桨距风力机的叶片。并利用GH Bladed软件和Fluent软件分别计算分析了该叶片的气动性能和流场结构。首先，在中低雷诺数下（1e6-3e6），对NACA0012翼型和风力机专用翼型S809的动态失速进行数值模拟。研究不同网格密度、不同湍流模型对俯仰振荡翼型数值模拟的影响，并与实验结果进行对比验证。数值模拟得出的气动力迟滞曲线与实验结果变化趋势符合较好，验证数值方法的精度和可靠性。其次，采用相同方法研究了北航自主开发的风力机专用翼型族中的两种翼型的动态失速特性，并对比了两种不同雷诺数下的动态失速特性。通过分析表明该翼型在动态失速过程中升力系数下降平缓，俯仰力矩振荡变化不显著，适合应用于兆瓦级大型风力机叶片。再次，基于北航自主开发的风力机专用翼型族，设计一款3MW的风力机叶片。按照Gluaert方法计算风力机叶片各截面弦长和扭角，再结合结构要求计算出叶片的厚度分布，给出了叶片预弯量。再通过叶尖和叶根处的修型，设计出一款长50.4m的3MW风力机叶片。并且，采用GH Bladed软件计算了该风力机叶片的气动性能。最后，利用商用CFD软件Fluent模拟了三维叶片在额定风速，最大风能利用系数时和停机顺桨三种工况下的流场状况，并对比分析了叶片表面压力分布，各截面的压力分布曲线以及各截面流线图。计算结果表明该风力机叶片具有较高的最大风能利用系数，同时也说明了北航自主开发的风力机专用翼型族具有良好的工程应用价值。

风力机专用翼型气动性能研究

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