风轮风切变气动特性数值模拟

摘要

为了分析风切变条件下水平轴风力机的气动性能变化规律,本文基于FlowVision的滑移网格法提出了风切变下水平轴风力机气动性能的全三维非定常CFD分析方法,并以TJ(AE)REBORG风力机为研究对象,建立三维模型,探讨均匀和切变风速条件下三维风轮的非定常绕流特征,详细分析轮毂风速11m/s时的风力机叶轮及尾迹的三维流场细节,并与同风速下实验结果和Bladed的计算结果进行了对比,确认了模型的可靠性,探讨风切变对风力机气动性能的影响规律。结果表明,三维模型的计算结果可以很好的反映风切变下截面气动特征,定常计算时,计算值与实验值吻合很好;风切变使得叶片在旋转周期内经历变化的风速,叶片各个翼型截面所对应的迎角沿周向和径向随着叶片的转动发生变化,导致尾迹结构的非对称性及载荷随时间的周期性波动,叶片承受的疲劳载荷增加。