风力机叶片叶尖段磨损对风电机组年发电量的影响研究

风力机叶尖段的前缘磨损对于风电机组的年发电量的影响是显著的。通过对不同磨损状况的风力机翼型数值模拟计算,得到了翼型磨损的气动性能,使用风电专业仿真软件BLADED,得到了不同磨损状况下1.5 MW风电机组年发电量的变化规律,当叶片叶尖段磨损严重时,理论上年发电量将减少1.32%。     

YD-大厚度风力机翼型粗糙敏感度试验研究

基于YD-系列3个大厚度钝后缘风力机翼型（相对厚度35%、40%和60%）,在西北工业大学NF-3低速翼型风洞开展粗糙敏感度对翼型性能影响的试验研究。结果表明,前缘粗糙对大厚度翼型的性能影响很大,造成升力线斜率和最大升力系数急剧减小,吸力面后缘流动的提前分离。     

涡流发生器对不同弦长风力机翼型气动性能的影响

加装涡流发生器有助于大型风力机叶片根部厚翼型表面边界层气流分离的控制。以DU97-W2-300三维翼型为研究对象, 采用转捩模型对安装相同尺寸的涡流发生器, 弦长分别为0.6、1和1.5 m的翼型进行数值计算, 分析涡流发生器控制流动分离的机制。结果表明:转捩模型计算结果与试验结果吻合良好; 对于3种不同弦长的翼型, 在攻角0°~14°范围内, 计算得到的升力系数基本相同; 当攻角大于14°后, 随翼型弦长增大, 升力系数减小, 翼型尾缘分离区域逐步增大。     

涡流发生器设计参数对某40%厚度翼型性能影响的实验研究

涡流发生器（VG或VGs）经常作为被动式的流动控制措施用于风力机叶片内侧,以减轻流动分离对气动性能的影响。然而,对内侧大厚度和极大厚度翼型,VG流动的复杂性和强烈的非定常性给基于数值模拟的VG设计和性能评估带来很大的不确定性。本文基于某相对厚度40%的大厚度钝后缘风力机翼型,在西北工业大学NF-3低速翼型风洞开展了涡流发生器设计参数对大厚度翼型表面流动和气动性能影响的试验研究。通过对气动特性、特征参数和压力分布等的分析可看出,VGs有效地改善了目标翼型的流动分离,提高了翼型性能;在设计参数中,弦向安装位置和涡流发生器高度对性能影响最大。     

凹坑叶片对前置机架轴流风机的性能影响研究

受高尔夫球表面凹坑减阻设计启发，本文研究了在风机叶片表面制造小凹坑来提高风机的气动性能。本研究通过数值计算和实验测试对比了原型叶片和凹坑叶片对8038前置电机架轴流风机的气动性能的影响。数值结果表明：前置电机架使得叶轮流道速度分布不均匀，气流在电机架后形成速度亏损并形成大尺度旋涡。风机出口处的压力脉动主频为风机的叶频。凹坑叶片明显改善了流道内速度梯度分布，减小了前置电机架绕流旋涡的尺度以及风机出口处压力脉动幅值。实验测试凹坑叶片风机最大流量提高了3.2%，最大压力提高了1.4%，在失速点最大压力提高了8.3%，噪声降低了0.5dB(A)，性能提升效果明显，该研究为轴流风机的优化设计提供了参考。