基于N-S方程和自由轉捩預測耦合求解的鈍后緣翼型氣動性能計算

鄧 磊，喬志德，楊旭東，熊俊濤

(1.西北工業大學翼型、葉柵空氣動力學國家級重點實驗室，陜西西安 710072;2.機械與航空與太空工程系，加州大學歐文分校，CA 92697-3975)

0 引言

在風力機葉片氣動性能預測和外形設計中，展向使用翼型的空氣動力學特性是重要的參數，其準確性和完備性對葉片性能預測和設計具有重要的意義，因此可靠的翼型氣動數據的準備通常是設計開始階段花費時間最多也最困難的部分［1］，而且翼型氣動數據的誤差甚至被認為是風輪載荷和性能預測中最大的誤差來源［2－4］。

近年來，為改進厚翼型的氣動性能和結構效率，研究者提出了鈍后緣翼型的概念［4－7］，這類翼型表現出氣動和結構效率方面的雙重優點。在結構方面，與相同最大相對厚度翼型相比，這類翼型增加了截面面積和截面上的轉動慣量;氣動方面，鈍后緣增加了翼型的最大升力系數和升力線斜率，并減小了對前緣粗糙的敏感度［7－9］。這類翼型可以使一部分壓力恢復發生于尾跡部分，因此減小了吸力面的逆壓梯度，從而減緩了附面層的分離趨勢，對光滑和粗糙翼面均提高了升力特性［10］。但是同時由于鈍后緣后的脫體渦的存在，使翼型阻力有非常大的增加，給此類翼型的使用帶來風險。由于受風洞實驗阻塞度的限制，這類翼型公開發表的實驗數據很少，且多為低雷諾數的實驗數據［6－8，11］，而實際大型風力機翼型的工作雷諾數通常在1×106～1×107之間;因此CFD數值模擬對這類翼型的設計和使用變得尤為重要。……