风力机叶片S832翼型的两种湍流模型数值分析方法及其比较

采用S-A和RNGK-ε湍流模型对风力机专用S832翼型的绕流流动建立了二维不可压缩湍流模型,利用计算流体力学软件Fluent,对两种模型进行数值模拟,得到了雷诺数为3×10^6时该翼型在-16°～30°攻角下的升力系数和阻力系数与来流攻角的关系以及压力分布图,并进一步分析了不同攻角下翼型表面压力分布特性,预测了大攻角（达30°）下翼型分离流动特性。结合NREL的试验数据,对两种湍流模型模拟的精度进行了分析比较,结果表明在小攻角范围内采用RNGK-~模型预测该翼型气动性,其结果更加有效。     

基于两种湍流模型的某风机专用翼型数值研究

针对风力机专用S832翼型绕流流动建立了二维不可压缩湍流模型,利用计算流体力学软件Fluent,分别选用S—A、RNGk-ε两种湍流模型对S832进行数值模拟,对比了两种湍流模型对气动模拟精度的影响,得出了雷诺数为3×10^6时,该翼型在-16°～30°攻角下的升力系数和阻力系数随来流攻角的变化关系及压力分布图,分析了不同攻角下翼型表面压力分布特性并进一步预测了大攻角（达30°）下翼型分离流动特性．并与NREL的试验数据进行比较,研究结果表明：RNGk—ε在预测该翼型小攻角范围气动性方面更加有效。     

基于Fluent的风力机叶片翼型气动性能数值研究

为了对风力机叶片翼型特性进行研究,通过Fluent软件对NACA4412翼型的不可压缩流动特征参数进行数值仿真研究。计算迭代得到翼型在0°~20°攻角下的升阻力系数,描述了各气动特性变化关系规律,分析了不同攻角下压力和速度分布云图。结果表明:随着攻角的增大,升阻力系数均增大,升阻比在4°~6°时达到最佳值,翼型左右两侧的高压区向翼型下表面移动,上部低压区域向翼型前端移动,翼型上部高速部分往前缘移动,气动绕流的分离点位置前移,为风力机叶片气动性能分析和叶片位置铺层提供重要参考。     

非对称翼型绕流流动机理研究

为研究翼型在均匀流情况下的绕流流动机理,采用粒子图像测速技术(PIV)对非对称翼型NACA64-418进行风洞试验,对不同攻角、不同风速下翼型绕流流场进行可视化分析,并引入涡旋强度物理量准确分析翼型表面涡脱落及再附现象,以更精确描绘流场涡结构。研究表明:当Re=1.02×10~5,攻角16°≤α23°时,翼型表面发生再附,分离涡消失;而当攻角大于23°时,再附现象消失,临界速度随攻角的增大而减小。该试验方案及分析模型方法可以准确预测翼型表面涡脱情况,对翼型剪切层内不稳定涡旋及再附研究有着重要意义。     

低雷诺数下翼型绕流的格子Boltzmann方法数值模拟

文章采用混合格子Boltzmann方法模拟NACA0012翼型流场分离,该方法是将标准格子Boltzmann方法与非结构化有限体积方程相结合的一种方法。首先,分析不同网格分辨率下的计算精度;然后,分析了在雷诺数等于103的情况下不同攻角下翼型的气动特性;最后,计算了不同雷诺数下攻角为0°时的翼型流场。结果证明,混合格子Boltzmann方法在固体壁面有较高的计算精度,可以准确地评估翼型绕流流场。     

翼型水动绕流特性数值模拟分析

水力机械叶轮水力设计时,在保证叶片适当的进出口角度的前提下,均选用空气动力学翼型。基于GAMBIT网格技术和CFD中FLUENT软件,以常用的全对称翼型NACA0012和非对称翼型NACA63-415为基准翼型,对水流作用下的水动绕流特性进行了二维流场数值模拟计算,对比分析了两种翼型在高雷诺数Re=5×106和攻角-5°~90°下的流动特性变化,尤其是在大攻角时翼型表壁涡脱落及扩散的流场特性,获得了翼型的流场云图、矢量图、升力与阻力及升阻比的曲线图,同时对比研究了水与空气中的绕流特性,结果有益于了解流体机械叶片翼型的水动特性,可为流体机械叶轮叶片翼型的设计、选择和研制提供重要的理论依据。     

叶片副翼摆角对两段式翼型气动性能的影响

以Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型为计算模型,对风力机叶片NACA0018翼型在副翼摆角分别为0°、5°、10°和15°下的流体流动情况进行数值模拟,分析不同攻角下带副翼翼型上升阻力性能曲线以及翼型表面压力分布云图和流场流线图,研究不同摆角对带副翼翼型的空气动力学性能的影响。结果表明:相同攻角时,翼型的升力系数随着副翼摆角的增大而减小;副翼摆角的增大可以增大翼型的失速攻角,改善翼型周围流体的流动状况,提高翼型周围特别是副翼周围流体流动稳定性,抑制流动分离涡的形成。     

前缘小翼对翼型气动及噪声特性影响

基于被动流动控制理论及常用气动噪声预测方法,在S809翼型前缘吸力面附加微小翼型,以提高主翼抵抗流动分离的能力。采用数值模拟方法,在α=6°～24°来流攻角范围内计算复合翼的气动性能及噪声特性,并分析了流动控制机理。结果表明:在失速攻角之前,复合翼的气动性能表现优于原始翼型,有明显增升效果,但其气动噪声特性相比原始翼型较差;在大攻角下,前缘小翼的存在将主翼来流失速临界攻角由α=16°延缓至α=22°,且有明显降噪作用,复合翼相比原始翼型在接收点处的噪声总声压级最大可以减小7.23%。     

水平轴风力机叶片翼型流场的数值模拟

为了直观形象地探讨水平轴风力机叶片翼型的气动特性,利用计算流体力学软件FLUENT对水平轴风力机叶片常用翼型NACA63425流场进行了数值模拟,得出了翼型NA-CA63425在不同来流攻角下的升力系数、阻力系数、升阻比和不同流攻角下的流场流线图和翼型表面的压力分布。根据模拟结果对不同攻角下尾迹漩涡分离流动进行了分析和比较,得出该翼型气动特性随攻角的变化规律。     

翼型厚度对襟翼翼型气动性能的影响

基于Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型,针对NACA0012、NACA0015和NACA0018三种厚度对称襟翼翼型在相对翼缝宽度分别为10‰、15‰和20‰下翼型周围流体的流动情况进行数值模拟,对比分析三种对称翼型在攻角(AOA)为-9°~17°下的升、阻力特性曲线以及翼型周围压力云图和流线图,研究厚度影响襟翼翼型空气动力学特性的流体流动机理。结果表明:襟翼翼型的失速攻角随着翼型厚度的增大而增大,翼型厚度的增大可提高翼型周围特别是襟翼周围流体流动稳定性,使得翼型发生流动分离的分离点向尾缘襟翼处移动,减小尾缘分离涡的影响范围和结构复杂度。