基于数值模拟的阻力转子风力发电机叶片近流场特性分析

为了提高阻力转子风力发电机的自启动性能和风能利用率，构建扭转角度为90°扭曲叶片，并基于非定常雷诺平均N-S模型和k-ωSST湍流模型，对扭曲叶片自启动到稳态运行过程进行了数值模拟，评估风力机近流场特征对转子性能影响。结果表明：扭转角度为90°扭曲叶片可以适应不同来流方向，这种翼型不仅提高了不同环境的适用性，而且还提高了自启动能力；同时，扭曲翼型可以有效防止流体从前向叶片和回流叶片的凹侧尖端逸出，有利于保持叶片凹凸两侧的压力差，并相应地增加能量转换；在回流叶片和前向叶片的叶尾均发现涡流，这种周期性的涡旋脱落易导致转子结构的振荡，诱发结构的疲劳失效。研究结论可为扭转式叶片的阻力转子风机研发提供有益的帮助。