考虑粗糙度敏感位置的钝尾缘翼型气动性能研究

针对考虑粗糙度敏感位置的风力机翼型钝尾缘改型前后的气动性能进行研究,揭示钝尾缘改型对表面粗糙翼型增升效果的影响规律。基于k-ωSST湍流模型,计算表面光滑与粗糙的S822翼型的升、阻力系数,并与试验结果进行比较;采用坐标旋转变换与缩放横纵坐标系数相结合的方法,建立钝尾缘改型型线数学表达式,分析对称钝尾缘改型増升效果得到S822翼型的最佳尾缘厚度;研究吸力面和压力面布置粗糙度时翼型的气动性能,获得上、下翼面的粗糙度敏感位置;对具有粗糙度敏感位置的翼型按最佳尾缘厚度进行钝尾缘改型,计算改型前后翼型的升、阻力系数和升阻比,并分析尖、钝尾缘翼型的粗糙度敏感性。结果表明：翼型进行钝尾缘改型的最佳尾缘厚度...

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Published in农业工程学报 Vol. 33; no. 8; pp. 82 - 89
Main Author 张旭 刘海龙 王格格 李伟
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 建筑安全与环境国家重点实验室,北京 100013%天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室,天津,300387%建筑安全与环境国家重点实验室,北京 100013 2017
天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室,天津 300387
天津城建大学能源与安全工程学院,天津 300384
Subjects
敏感位置
气动性能
粗糙度
翼型
钝尾缘改型
风力机
翼型
blunt trailing-edge modification
sensitivity position
风力机
敏感位置
roughness
粗糙度
airfoils
气动性能
钝尾缘改型
wind turbines
aerodynamic performance
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Summary:针对考虑粗糙度敏感位置的风力机翼型钝尾缘改型前后的气动性能进行研究,揭示钝尾缘改型对表面粗糙翼型增升效果的影响规律。基于k-ωSST湍流模型,计算表面光滑与粗糙的S822翼型的升、阻力系数,并与试验结果进行比较;采用坐标旋转变换与缩放横纵坐标系数相结合的方法,建立钝尾缘改型型线数学表达式,分析对称钝尾缘改型増升效果得到S822翼型的最佳尾缘厚度;研究吸力面和压力面布置粗糙度时翼型的气动性能,获得上、下翼面的粗糙度敏感位置;对具有粗糙度敏感位置的翼型按最佳尾缘厚度进行钝尾缘改型,计算改型前后翼型的升、阻力系数和升阻比,并分析尖、钝尾缘翼型的粗糙度敏感性。结果表明：翼型进行钝尾缘改型的最佳尾缘厚度为2%弦长;吸力面和压力面的粗糙度敏感位置分别为距前缘1%弦长和5%弦长处;钝尾缘改型使升力系数和最大升阻比均明显升高,显著改善了表面粗糙翼型的气动性能,且尖、钝尾缘翼型的粗糙度敏感性综合指标值为10.68%和8.15%,降低了翼型对粗糙度位置的敏感性。研究结论可为表面粗糙风力机叶片翼型的设计和优化提供指导。
Bibliography:Zhang Xu1,2, Liu Hailong1, Wang Gege1, Li Wei2,3（1 Tianjin Key Laboratory of Advanced Mechatronics Equipment Technology, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China; 2. State Key Laboratory of Building Safety and Built Environment, Beijing 100013, China; 3. School of Energy and Safety Engineering, Tianjin Institute of Urban Construction, Tianjin 300384, China）
11-2047/S
wind turbines; airfoils; roughness; sensitivity position; blunt trailing-edge modification; aerodynamic performance
Wind turbine is often exposed to dramatically different operational conditions,from icy environments to deserts with sand storms,and there are contaminants in these environments,like dust,dirt,ice,and even insects.These contaminants change the aerodynamic shape of blade and increase the surface roughness,which results in the lower utilization rate of wind energy.The aerodynamic performance of wind turbine blade can be improved through the airfoil modification,so the blunt trailing-edge structure is adopted during the desig
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.011