襟翼相对长度对翼型气动性能的影响

以NACA0018为基准翼型,采用Fluent数值模拟方法对比研究了襟翼相对长度(分别取0.2、0.3和0.4)和翼缝相对宽度(分别取1.0%、1.5%和2.0%)对翼型流场结构及升、阻力特性的影响,并着重分析襟翼相对长度对翼型气动性能的影响.结果表明:由于襟翼对翼型周围主涡发展和变化的影响,不仅改善了翼型的失速特性,同时也提高了翼型的气动性能;襟翼翼型的失速攻角在研究范围内均大于基准翼型;在攻角小于失速攻角时,襟翼翼型的升力系数均小于基准翼型,阻力系数均大于基准翼型,但升力系数的最大值均大于基准翼型;随着襟翼相对长度的增大,翼型失速攻角逐渐减小;当攻角接近翼型失速攻角时,升力系数先增大后减小;襟翼相对长度相同时,随着翼缝相对宽度的增大,升力系数逐渐减小.     

襟翼翼型位置对气动性能的影响研究

对NACA0012两段式襟翼翼型进行了数值模拟,通过弦线变换得到了襟翼摆角与攻角的关系,发现了襟翼翼型在静态条件下由摆角引起的攻角迁移现象,并解释了该现象的流动机理.计算了7种不同摆角襟翼在不同攻角下的气动性能,得到了襟翼摆角导致的翼型尾迹流场变化情况,并与实验值及Xfoil软件计算值对比以验证计算的准确性.结果表明,随襟翼摆角增大,有效攻角范围减小,翼型攻角产生迁移,受力亦发生变化.结果为进一步开展襟翼翼型的摆角控制策略研究提供了参考.     

襟翼改型对风力机专用翼型气动特性的影响研究

采用数值模拟方法研究襟翼改型对S809翼型气动特性的影响,并对襟翼的增升机理进行探讨。研究结果表明,在中小攻角范围内,安装角度为90°和60°的襟翼具有一定的增升效果,可使最大升力系数分别提高5.66%和3.95%;通过分析翼型压力系数分布,发现尾缘附近压力面压力变大,导致升力系数提高;但是在大攻角下改型襟翼导致升力系数减小。     

襟翼翼缝相对宽度对翼型动态气动性能的影响

采用Fluent数值模拟的方法,以NACA0018对称翼型为基准翼型,分析了尾缘襟翼翼缝相对宽度不同时,襟翼动态摆动对翼型流场以及升阻力特性分析。选取襟翼相对长度为0.2,襟翼翼缝相对宽度分别为1.0%、1.5%和2.0%,当襟翼最大摆角θ为15°时,分析翼型动态气动性能。数值结果分析表明:襟翼的摆动导致原本对称的翼型不再是对称翼型,改变了翼型的弯度,翼型升力和阻力系数的最大值均增大;相同摆角下,翼缝相对宽度越大,其翼型升力系数值愈大;襟翼在摆角θ为10°~15°时,在襟翼下表面出现尾缘回流涡;当襟翼摆角θ为-10°~-15°时,襟翼上表面出现回流涡,且随着襟翼摆角的增大,该回流涡范围逐渐扩大。     

柔性襟翼对风力机翼型气动性能的影响

通过对柔性尾缘襟翼(DTEF)参数化建模,实现了对尾缘襟翼柔性变形与控制.采用数值模拟方法研究DTEF对翼型整体静态与动态气动性能的影响及流动机理.结果表明:DTEF位于不同摆角时,翼型升力系数与阻力系数均有不同程度的明显改变,随着攻角的增大,襟翼改变翼型气动性能的能力降低,对襟翼附近的流动影响亦减弱;DTEF动态运动过程中,翼型升力系数滞后于摆角的变化,DTEF改变升力系数的能力降低,翼型阻力系数超前于摆角的变化,DTEF改变阻力系数的能力增加,此动态效应随摆动周期减小而增强,并在翼型表面压力系数与尾迹涡量上有一定体现.     

弯曲翼缝对垂直轴风力机气动性能的影响

通过改变椭圆长短轴比来构造不同曲率的翼缝,并研究了翼缝开口宽度和不同曲率对垂直轴风力机功率系数和启动特性的影响.结果表明:在低尖速比、大攻角下弯曲翼缝翼型使流体重新附着于吸力面,有效延缓了流动分离,使扭矩波动减小,且扭矩系数较原始翼型显著提高;与原始翼型相比,弯曲翼缝翼型的最佳尖速比较低,风力机运行环境更加稳定.     

不同相对厚度前缘缝翼对S809翼型气动性能的影响

文章通过数值模拟方法研究了不同相对厚度的前缘缝翼对S809翼型气动性能的影响,并揭示了前缘缝翼相对厚度对流动控制产生影响的机理。研究结果表明:在大攻角下,空气流经过前缘缝翼会在其尾部产生涡旋,尾缘涡旋的形成有助于抑制S809翼型流动分离,进而改善翼型绕流场;不同相对厚度的前缘缝翼产生尾缘涡旋不同的流动轨迹,对翼型的流动控制作用效果不同;相同条件下,前缘安装最大相对厚度为35%的前缘缝翼能够将S809翼型最大升力系数提升至1.25,失速攻角推迟至17.21°;安装最大相对厚度为14%的前缘缝翼,能够使S809翼型最大升力系数提升至1.53,并使翼型在攻角为20.16°时仍未发生失速。     

低速弧形翼气动性能实验研究

以5种不同弯度的弧形翼为研究对象,通过风洞实验方法,采用同步测压技术,建立弧形翼附面层压力场测试实验装置,测定5°~30°范围内典型来流攻角下叶片表面压力分布,分析翼型弯度对叶片升力的影响,研究弧形翼在低速运行时的气动性能。同时采用PIV技术,获取弧形翼附面层速度场。揭示低速时弧形翼模面层的流动分离和旋涡运动的规律,并探究弯度对弧形翼附面层流动转捩和分离的影响。     

等比例分段式气动弹片对翼型气动性能影响

为改善气动弹片在小攻角范围内破坏翼型上表面流体附壁的现象,以NACA0018翼型为研究对象,通过数值模拟分析分段式气动弹片对翼型气动性能的影响.结果表明:等比例分段式气动弹片翼型吸力面压力显著降低,升阻比较原始翼型最大提高25.65％;在一定范围内弹片所分段数越多,气动性能改善效果越明显;弹片抬起角度大于14°时会在其...     

尾缘襟翼对风力机翼型气动特性影响研究

尾缘襟翼(TEF)因其对翼型气动特性的调控能力,被认为是降低叶片疲劳和局部载荷最具可行性的气动控制部件。对TEF进行建模,采用Xfoil和CFD软件分析了TEF对翼型气动特性的影响及其机理,并从叶素理论角度对变化来流下TEF的减载效果进行了验证,结果表明:TEF位于不同摆角时翼型升阻力系数均有不同程度的变化,TEF可有效实现对翼型气动特性的主动控制;TEF摆动改变了翼型表面的静压分布和流动状态,进而对翼型升阻力和失速攻角产生影响;TEF可快速有效降低风速突然增加后的叶素受力,进而控制并减小叶片载荷。     

襟翼长度对翼型气动性能的流动机理研究

以NACA0018为基准翼型,采用Fluent数值模拟的方法,对比研究了襟翼几何长度对翼型流场结构及升、阻力特性的影响;分别选取襟翼几何长度分别为0.2、0.3和0.4,翼缝相对宽度为1.5%,分析了襟翼几何长度对翼型气动性能的影响。结果表明,由于襟翼对翼型周围主涡发展和变化的影响,不仅改善了翼型的失速特性,同时也提高了翼型的气动性能。襟翼翼型的失速攻角在此次研究范围内均大于基准翼型,在攻角小于失速攻角时,襟翼翼型的升力系数均小于基准翼型,阻力系数均高于基准翼型,但升力系数的最大值均高于基准翼型。     

长耳鸮翼型气动及声学特性研究

采用大涡模拟技术对长耳鸮翅膀展向20%、40%和60%截面处翼型的非定常湍流场进行数值模拟,并基于Lighthill声类比方法对非定常流场诱导的声场进行计算,研究上述仿生翼型的气动与声学性能。研究结果表明:三种仿生翼型均具有高升阻比特性,其中20%、40%截面处翼型的升力系数较高,5°攻角下分别为1.86和1.72;20%截面处翼型阻力系数最高,且在强烈的逆压梯度下,20%和40%截面处翼型气流在压力面前缘开始分离,在下游处自由剪切层产生了明显的不规则涡结构;翼型尾缘处,涡流脱落后在尾迹区发生涡结构破碎;60%截面处翼型载荷分布最均匀,附面层增长缓慢,因而该翼型流场的涡量相对较小,使得其诱导噪声较低。声学计算结果表明,三种仿生翼型的最大声压级分别为85.8、78.6和74.8 d B。     

粗糙度对风力机翼型气动性能影响的模拟研究

选取几种具有代表性的风力机叶片翼型,探讨在光滑条件与粗糙条件下翼型的空气动力性能。通过在翼型尾缘处添加粗糙带,与原翼型进行对比得到升力系数、升阻比等变化曲线,同时分析不同表面粗糙厚度对翼型气动特性的影响。结果显示:添加粗糙带后,翼型NACA4415,FFA-W3-211的升力系数提高,翼型S822、DU91-W2-250的升力系数下降,4种翼型的升阻比降低。表面粗糙带厚度对翼型气动性能的影响存在差异性,翼型S822最适合运行于低雷诺数下的风沙环境。     

翼型前缘对风力机翼型气动性能的影响

基于翼型参数化方法对翼型S809进行两类不同的前缘修改,采用翼型设计分析软件Xfoil对修改前、后的翼型进行气动性能计算分析,并采用计算流体力学（CFD）数值模拟方法进行流场特性分析。结果表明：翼型前缘下弯使得翼型在失速区升力系数增大,阻力系数减小,俯仰力矩系数减小,转捩现象延迟,翼型前缘上弯对气动性能的影响与之相反;翼型前缘上弯和下弯使得翼型表面压力系数分布均匀,吸力面及压力面压力系数增大;翼型前缘下弯能够抑制流动分离,抑制涡的形成,延迟翼型失速,翼型前缘上弯对翼型流场特性的影响则与之相反。     

风力机叶片污染影响分析及抗污翼型设计探讨

通过分析翼型在固定转捩状态下的风洞实验数据,获得了污染对叶片各区域翼型气动性能的影响规律,即污染使叶尖区(0.6r/R≤1)、叶展中区(0.4r/R≤0.6)和近叶根区(0.2r/R≤0.4)翼型的升力系数减小、阻力系数增加、最大升力系数和最大升阻比减小,同时也导致叶根区(r/R≤0.2)翼型升力系数的复杂变化。污染发生在叶片前缘时对气动性能影响最大。风力机叶片在风场被污染后的实验数据表明,随着尘粒变大、污染面积增大,输出功率下降。另外,通过对叶尖区21%相对厚度翼型的几何参数进行设计,获得了抗污效果更好的新翼型。     

基于深度学习的翼型气动弹片流场参数预测

弹片是解决翼型流动分离的重要技术手段,合理的弹片参数对翼型表面压力分布尤为重要。基于数据驱动的深度学习方法与计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)相结合,可快速有效地完成对复杂流场特征的识别与提取。本文提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)的翼型表面压力分布预测方法,通过提取流场的尾流速度、压力等流动特征构建翼型表面压力分布的预测模型。首先,通过数值模拟计算了8种不同抬起角度的NACA 0012弹片翼型的流场;其次,采用提取的流场数据建立CNN预测模型;最后,将预测值和CFD计算值进行对比。结果表明：基于CNN的预测模型对翼型表面压力系数分布有较高的预测精度,其中尾流速度模型在弹片抬起角度为15°时的预测均方根误差仅为0.1,说明尾流速度中包含丰富的流场信息。     

低雷诺数振荡翼型非定常气动性能研究

应用包括非定常Hess-Smitll线元奇点法和二维非定常逆边界层法等边界层迭代法,结合Cebeci-Smith代数涡粘性公式,在低霄诺数条件下计算了水平轴风力机叶片翼型在俯仰,平移,斜坡式3种不同振荡形式下的非定常气动性能;计算和分析了在各自振荡形式下不同参数对翼型气动性能的影响.研究结果表明:翼型俯仰振荡时,翼型上的升力系数和阻力系数与振荡的幅值和频率有很大的关系;翼型平移振荡和斜坡式振荡时,气动力系数和振荡频率有关;俯仰和平移振荡时,都出现了负阻力,揭示了扑动翼产生推力的原因.     

基于Fluent的风力机叶片翼型气动性能数值计算

风力发电是新能源利用的重要方式,风力发电机叶片翼型的气动参数特性分析对叶片翼型设计具有重要意义。采用数值方法研究不同攻角时NACA4415翼型的气动特性。利用ICEM对NACA4415翼型进行结构化网格划分,建立S-A湍流模型进行数值计算。结果表明在6°攻角时翼型存在最大升阻比,此时翼型的气动性能最佳,对风能利用率最高;14°攻角时翼型开始出现失速,翼型后部出现的气流分离是造成失速的主要原因。