發(fā)布時間：2020-11-04 23:24

　　 隨著風力機大型化,風力機葉片周圍的流動狀況更為復(fù)雜,研究葉片的流動控制對提高風力機的發(fā)電效率,降低風力機的運行疲勞載荷意義重大。葉片的氣動性能主要受到翼型的氣動性能的影響,通過在翼型表面加入附加件,能有效控制翼型周圍的繞流狀況,改善翼型的氣動性能。為此,采用風洞實驗方法對風力機專用翼型DU97-W-300進行了渦流發(fā)生器、轉(zhuǎn)捩帶、格尼襟翼的流動控制研究,分析了不同控制條件下的翼型升阻力系數(shù)、壓力系數(shù)分布,獲得了不同附加件的流動控制效果。研究內(nèi)容如下:(1)翼型上翼面黏貼渦流發(fā)生器(VGs)對氣動性能的影響。研究了 VGs的安裝位置、幾何形狀、高度、節(jié)距、間距、角度等參數(shù)對翼型表面流動的影響。在提高升力方面,VGs的安裝位置20%弦長效果最佳,在推遲流動分離方面30%弦長效果最佳,三角形形狀效果更好,節(jié)距對翼型氣動性能影響不大,間距在不同雷諾數(shù)下作用效果不一,間距較小時效果更好,5倍和7倍間距的作用效果較好,角度15°效果相對較好。除此之外,VGs雙排并列布置于翼型上翼面時效果不好,不如單排布置的VGs,其中前排起主導(dǎo)作用。(2)翼型表面黏貼轉(zhuǎn)捩帶對氣動性能的影響。首先,將轉(zhuǎn)捩帶分別黏貼在上下翼面的不同位置,研究轉(zhuǎn)捩帶位置對升力系數(shù)的影響。研究表明在下翼面距離前緣位置越近效果越明顯,越遠越不明顯,位置到達下翼面2%弦長時作用效果就不明顯了,上翼面5%弦長位置黏貼轉(zhuǎn)捩帶效果最好,下翼面黏貼轉(zhuǎn)捩帶會引起負攻角下翼型表面的流動分離。其次,比較了轉(zhuǎn)捩帶寬度和厚度的影響,寬度影響不大,厚度增高對最大升力系數(shù)影響更明顯,且高厚度會在小攻角下出現(xiàn)阻力急劇增大的點,通過與絆線的對比發(fā)現(xiàn),阻力急劇增大是寬度和厚度共同作用的結(jié)果。最后,將轉(zhuǎn)捩帶與VGs組合,研究其作用效果。結(jié)果表明,轉(zhuǎn)捩帶和VGs結(jié)合使用既能降低升力又能延遲失速攻角。(3)翼型尾緣黏貼格尼襟翼(Gurney flap)對氣動性能的影響。首先,通過在翼型尾緣黏貼五種不同高度的Gurney flap,研究高度對流動控制的影響,高度越高增升效果越好。其次,將Gurney flap與VGs結(jié)合實驗,兩者結(jié)合既能增大升力也能推遲失速攻角,但是升阻比會低于單獨安裝VGs的翼型。
【學位單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TK83
【部分圖文】：

１．２．１研究背景??近年來，各國都致力于新能源的開發(fā)與利用＋６］，以滿足世界各國對Ｎ益增長的??能源需求。全球風能貯量巨大，風電產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，圖１－１給出了２００６－２０１７年中國??的新增裝機容Ｍ和累計裝機容量分布，累計裝機容積容量持續(xù)增長，由此可見風能??楚我國的主要能源之…。??在風力發(fā)電機組中，翼型是風力機葉片的重要元素，其氣動性能與風電機組的??發(fā)電效率及運行載荷密切相關(guān)。所以，研究風力機翼型的流動分離以及控制流動分??離的方法意義朮大。大型風電機組由輪穀、葉片、機艙、控制系統(tǒng)及其他設(shè)備組成，??其中葉片是風力機的一個重要部件，而翼型又是葉片的重要元素，所以通過對翼型??的研究能反應(yīng)葉片的特征。??１??

２．１基本概念??２．１．１翼型參數(shù)??實驗使用的是風力機專用翼型ＤＵ９７－Ｗ－３００，為鈍尾緣翼型，幾何參數(shù)如圖２－??１所示。??前緣半輕?厚度?翼型弦線??前緣?緣??圖２－１幾何參數(shù)??作用在風力機翼型表面上且垂直于來流方向的所有力的合力被稱為翼型所受??的升力。翼型的升力系數(shù)Ｃ；為：??Ｌ??Ｃｉ?＝?＾?（２－１）??２＾?Ｐ?ｃ??式中：ｐ為來流密度；ｅ為翼型的弦長；為來流速度。??作用在風力機翼型表面上且平行于來流方向的所有力的合力被稱為翼型所受??的阻力。翼型的阻力系數(shù)￣為：??６??

流體速度梯度很小，黏性力也可以忽略。所以，邊界層內(nèi)的流體為有旋流??動，邊界層外的流體為無旋流動。邊界層內(nèi)流體根據(jù)流態(tài)的不同可以分為以下三種??形式：層流邊界層、湍流邊界層、混合邊界層。圖２－２為尺寸放大的邊界層。??二?Ｖ三…??—＼?與??＾?｜?、一?????Ｑ?／?／／／?ｊｒ?７７／?／?／?／?７／?／?＾?／?／?Ｊ?／ｊ／／?Ｊ／Ｙ７￣Ｔ＇??Ｍ流邊界層?Ｍ？流底Ｍ??圖２－２平板上混合邊界層??層流邊界層就是邊界層內(nèi)流體全部為層流的形態(tài)，層流邊界層的微分方程組為：??ｄｕ?ｄｎ?１?ｄｐ?ｄ￣ｕ??ｕ?—?＋?ｖ—?＝?＋?ｕ—７?（２－４）??ｄｘ?ｄｙ?ｐ?ｄｘ?ｄｙ￣??字＝〇?（２－５）??７??
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱海天;李春;郝文星;丁勤衛(wèi);;襟翼翼縫結(jié)構(gòu)改進設(shè)計控制流動分離的數(shù)值研究[J];熱能動力工程;2018年09期

2 祖紅亞;李春;陸云鳳;葉舟;李潤杰;;襟翼翼縫相對寬度對翼型氣動性能影響研究[J];能源工程;2015年03期

3 陸云鳳;李春;祖紅亞;葉舟;;襟翼長度對翼型氣動性能的流動機理研究[J];能源工程;2015年02期

4 陳更林;王利軍;閆小康;閆照粉;;開縫翼型特性對軸流風機反風影響的數(shù)值模擬[J];煤炭學報;2010年08期

5 黃華;陸漢城;徐幼平;鄧志武;;大雨對飛機降落影響效應(yīng)仿真研究與定量分析[J];系統(tǒng)仿真學報;2010年11期

6 韓中合;安鵬;張書峰;賈亞雷;;風力機雙層葉片式翼型氣動性能[J];可再生能源;2017年10期

7 祖紅亞;李春;陸云鳳;葉舟;劉天亮;;襟翼相對長度對翼型流場結(jié)構(gòu)影響[J];流體機械;2015年03期

8 董義道;王東方;王光學;鄧小剛;;雷諾應(yīng)力模型的初步應(yīng)用[J];國防科技大學學報;2016年04期

9 孔滿昭;蒲宏斌;;翼型結(jié)冰過程數(shù)值模擬驗算與分析[J];航空工程進展;2011年03期

10 劉榮;李會會;;等離子體技術(shù)助燃航空事業(yè)[J];科技創(chuàng)新與品牌;2012年05期

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 余超;基于鱘魚的仿生翼型設(shè)計及其性能研究[D];合肥工業(yè)大學;2019年

2 潘雪梅;風力機翼型DU97-W-300流動控制實驗研究[D];華北電力大學(北京);2019年

本文編號：2870763