1.5MW風力機氣動性能研究

肖京平，陳立，許波峰，武杰

(1.西北工業大學航空學院，陜西 西安 710072;2.中國空氣動力研究與發展中心，四川 綿陽 621000;3.南京航空航天大學，江蘇 南京 210016)

0 引言

對于當今主流的兆瓦級大型風力機而言，在設計定型之前準確了解其氣動性能是很困難的。首先，建立準確的計算模型面臨著三維旋轉流場和復雜的非定常空氣動力學現象，難度很大。在NREL組織的UAE Phase VI盲比活動中，計算結果與試驗結果的功率差別可達30% ～275%、葉根彎矩差別為85% ～150%［1］。其次，制造足尺寸樣機并通過實測檢驗設計方案需要很長的研制周期和巨額成本，風險難以承受。因此風洞試驗仍是了解新型風輪設計方案氣動性能的重要途徑。

最理想的風洞試驗條件是模型尖速比λ和雷諾數Re與原型機相同，但由于風洞尺寸的限制，稍大的風力機風洞試驗中已不能同時滿足兩個相似準則，通常的做法是取風洞來流速度與原型機相等，保證尖速比相同，因此使用風力機風洞試驗數據需要解決尺度效應和Re效應引起的相關性問題。國外較早就開展了風力機風洞試驗研究，技術成熟，研究內容也比較系統深入［2－7］，但沒能很好地解決上述問題［5］。即使以精細和系統的研究工作著稱的 UAE Phase VI［2－4］，也是在世界最大的24.4m×36.6m全尺寸風洞中進行10m直徑的風輪試驗，外場試驗采用相同的模型，降低了風洞阻塞修正的難度，避免了尺度效應和Re效應問題。對大型風力機而言，模型風洞試驗和原型機實測數據的相關性問題更為突出，盡管提高模型尺寸有利于減輕尺度效應和Re效應，但阻塞度增加到一定程度會影響風洞試驗數據修正的準確性，因此需要盡量在大型風洞中進行試驗。……