风力机叶尖加小翼作用初探

摘要

本文通过计算流体软件FLUENT并结合低速风洞实验,对风力机叶尖加小翼的作用进行了初步探索.通过实验,摸索不同尖速比λ的情况下,风力机风能利用系数Cp值的变化规律,以及小翼对风力机的扭矩、转速以及输出功率等参数的影响,并分析其利弊.本文的数值模拟计算基于N-S方程,采用3维稳态隐式解法;湍流模型选择k-ωSST模型;离散方法为二阶迎风格式;压力-速度耦合采用SIMPLE算法.实验在B1/K2低速风洞开口实验段中进行,在相同负载值下,通过改变来流风速获得有小翼和无小翼的一系列参数曲线,对比实验值和计算值发现其变化趋势是相同的,这证明此计算模拟方法是正确可行的.实验发现,在高风速下小翼对风力机输出功率有限制作用.考虑利用这一特性来代替高风速下风力发电机的失速、变桨距等限速调节方法,使功率特性曲线在较大的风速范围内保持平稳.同时在实验中也发现,由于增加了小翼后使叶片质量增加,使其固有频率减小,这在实际运行中对风力机都产生不良后果,所以本文就如何在今后的设计中扬长避短,对传统风力机设计方法进行优化进行了初步探讨。