任鹏飞
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徐宇
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宋娟娟
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徐建中
工程热物理学报
本文利用商用CFD软件Numeca针对NREL Phase VI风轮结冰前后进行数值计算,计算包含风速由5 m/s至17 m/s区间各典型工况,并对计算结果进行了气动参数和载荷等相关分析.由此得出结论:结冰可以带来最高达51％的功率损失,同时会使风力机提前失速以及提高了启动风速等;结冰会导致在较高风速下叶根挥舞弯矩急剧增大从而增大叶片叶根强度要求;另一方面由叶片沿展向载荷分布得出结冰对整机影响主要集中在大于90％叶展的外侧区域,该区域是除冰防冰系统主要作用区域.
关键词:
结冰
,
风力机
,
气动性能
,
载荷分布
卞凤娇
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徐宇
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王强
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宋娟娟
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徐建中
工程热物理学报
致动模型是一种较新的CFD计算模型,通过在N-S方程添加源项的形式模拟叶片对流场的作用,减少了网格数量和计算时间.本文结合面元法在致动模型上提出一种改进致动面模型,并在OpenFoam平台对改进致动面模型进行尾流预测,数值研究了NREL Phase VI水平轴风力机在均匀来流中的流场特性,对垂直和错排两种排布方式下的多风机尾流流场特性作出分析,如涡结构、速度亏损、尾迹干涉等,为深入研究风力机尾流以及风场开发提供了一定的依据.
关键词:
改进致动面
,
尾流干涉
,
多风机
宋娟娟
,
徐宇
,
陈洪胜
,
徐建中
工程热物理学报
风力发电机组不断向大型化发展,风力机叶片的长度越来越长,为满足其结构要求,需要在叶片内侧采用厚翼型,而厚翼型在大攻角下容易导致流动分离,影响功率输出。本文通过对某一风力机叶片进行数值模拟,分析其近叶根处的流场,发现存在较大的流动分离现象。针对两种工况,在叶片内侧最大弦长位置增加环形扰流器后进行数值模拟,与原始叶片进行比较。结果表明：扰流器可以有效减小叶片内侧的流动分离区域,风速为11 m/s和15 m/s时功率都得到一定程度的提高,扰流器附近截面上的压力分布也有所改善。
关键词:
扰流器
,
风电叶片
,
性能
,
数值模拟
陈洪胜
,
石可重
,
宋娟娟
,
徐建中
工程热物理学报
提高风力发电的经济性，一条重要的技术路径就是增加叶片的长度，从而增大叶轮的捕风面积，增加单机的出功能力，但同时叶片的气动载荷也变得更大、更复杂。为了更加经济可靠地利用风能资源，围绕叶片的造型、结构、控制等，人们提出了各种方法，后掠叶片就是其中一个引人注目的概念。后掠叶片被证明可以有效降低叶片的气动载荷，同时保持与直叶片相同的气动效率，但是其气动特性还没有充分得到研究和阐释。本文用CFD正交试验的方法分析了影响后掠叶片气动性能的主次因素，以及因素水平变化对叶片气动性能的影响趋势。
关键词:
后掠叶片
,
气动
,
CFD
,
正交试验
李传峰
,
徐宇
,
宋娟娟
,
赵晓路
,
徐建中
工程热物理学报
引入试验中正交设计的思想，通过数值模拟研究了风力机翼型尾缘襟翼不同参数的影响。采用带有转捩模型的SSTk—u湍流模型模拟了基于S809的尾缘襟翼的尺寸、偏斜角度和形状的影响。结果表明：尾缘襟翼尺寸、偏斜角度对于翼型相关气动参数影响较大，在考查参数范围内折中采用10％弦长、偏斜10°的尾缘襟翼综合性能较好；尾缘襟翼形状函数影响相对较小，采用变化较平缓的尾缘襟翼有利于保持流动稳定性。
关键词:
风力机翼型
,
尾缘襟翼
,
正交设计
任鹏飞
,
徐宇
,
宋娟娟
,
徐建中
工程热物理学报
利用商用软件Fluent并采用四方程Transition SST模型针对NREL S809翼型在不同温度、液态水含量(LWC)、攻角等条件下所得到结冰翼型,在Re =1.0E+06时进行流场计算并得到各项气动参数.同时对结冰软件Lewice相同条件得到结冰后翼型进行对比计算,并对各实验环境因素对于翼型周围流场影响进行了对比分析,最终得出结论:实验结冰翼型与软件模拟结冰翼型气动性能差异较大,同时在霜冰生成的条件范围内,环境温度相对越高、LWC越低、攻角相对越大,其翼型的气动性能表现更好,但均低于无结冰发生翼型的气动性能.
关键词:
霜冰
,
环境温度
,
液态水含量LWC
,
攻角α
宋娟娟
,
徐宇
,
黄宸武
,
张明明
,
徐建中
工程热物理学报
本文采用CFD数值模拟的方法对二维光滑平板阻力进行计算,与经典理论公式比较,以验证CFD方法的可靠性.从已有的肋条减限的实验结论出发,对带有肋条结构的平板与光滑平板的阻力进行CFD计算,经对比带肋条平板的阻力减小18.39%.分析数值模拟结果的速度场.涡量场等,初步得到肋条结构减阻的机理.肋条顶部产生的两个方向相反的旋涡,是实现减阻的主要原因.
关键词:
非光滑表面
,
湍流
,
减阻
,
数值模拟
王强
,
徐宇
,
宋娟娟
,
卞凤娇
,
徐建中
工程热物理学报
在风力机流场及其气动性能分析中,计算流体动力学(CFD)方法已受到越来越广泛的关注.近年来出现的致动模型,以在流场中添加体积力源项的形式模拟风力机与三维流场之间的相互作用,极大简化了CFD计算的网格前处理过程、降低了三维CFD计算的网格数量,为大尺度风场的工程计算提供了有效途径.本文研究了致动模型中体积力源项的分布形式,以前期建立的黏性无黏耦合模型为基础构建了新型致动体模型.该模型基于黏性无黏耦合模型提供的压力分布,在叶片真实的三维几何表面布置体积力源项,从而在源头上降低了致动模型所引入的体积力源项分布误差,提高了现有致动模型对叶片三维几何形状的计算精度.
关键词:
水平轴风力机
,
黏性无黏耦合模烈
,
致动体模型
