小孔射流式旋涡发生器对风力机气动性能影响的数值研究

摘要

采用数值方法对某定桨距变转速风力机原型和带有小孔射流式旋涡发生器的风力机的气动性能进行研究.在风力机叶片顶端布置射流式旋涡发生器,位置分别在靠近前缘、中部和靠近尾缘三个位置,小孔为原型,直径分别为2mm、2mm、1mm.在8m/s来流风速下,通过改变风力机转速获得原型和带涡旋发生器风力机模型的气动特性,并由此计算出功率增长率.在转速低于1500rpm时,三个位置的功率增长率几乎都为零,即旋涡发生器在这一转速范围内对风力机的气动性能几乎没有影响.而在转速高于1500rpm后,随着转速的增大,带有位于叶尖中部旋涡发生器的风力机的功率增长率快速的增大;位于叶尖尾缘的旋涡发生器则对风力机的气动性能几乎没有影响;而带有位于叶尖前缘的旋涡发生器的风力机的功率增长率呈明显的负增长.通过对流场分析发现,旋涡发生器在叶尖中部时,叶片尾缘后的叶尖涡的涡核处总压低于原型叶片同一位置上叶尖涡的涡核总压,从而叶尖涡强度也较低.并且,尾缘后的叶尖涡扩散得比原型叶片快,改善了风力机下游流场,提高了风力机效率.而旋涡发生器安装在叶尖尾缘时对风力机的功率几乎没有影响,安装在叶尖前缘时则会降低风力机的功率。