垂直轴风力机叶片的流固耦合作用研究

摘要

本研究对垂直轴风力机叶片的流固耦合作用进行研究。为克服任意拉格朗日方法进行流固耦合分析时流体的过度变形问题,引入类似结构方程组处理流体域连续变形,对流体网格结点坐标进行更新,采用同时求解流体方程和结构方程的强耦合方法获得耦合系统的解。对垂直轴风力机叶片进行了流固耦合分析,研究了叶片的气动性能。计算了叶片的气动性能相关参数,研究发现,升力系数和阻力系数攻角在0°-8°之间时,数值模拟结果与试验结果几乎相同,当攻角约为8°时,开始出现失速特性。叶片旋转尖部产生的涡与叶片产生的流固耦合作用引起了叶片的局部扰动特性。结果表明本研究方法适用于垂直轴风力机叶片的流固耦合计算。