射流參數(shù)對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)性能的影響

王 龍，李 亮，孫倫業(yè)，王傳禮

（安徽理工大學(xué)，安徽淮南 232001）

1 前言

風(fēng)力機(jī)葉片作為風(fēng)電設(shè)備的重要工作部件之一，其氣動(dòng)性能高低直接關(guān)系到發(fā)電功率輸出。在來(lái)流大攻角條件下，風(fēng)力機(jī)葉片會(huì)存在明顯的流動(dòng)分離現(xiàn)象，對(duì)水平軸風(fēng)力機(jī)而言，其升力系數(shù)下降較為嚴(yán)重。因此大攻角來(lái)流條件下，風(fēng)力機(jī)葉片的空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題應(yīng)是研究重點(diǎn)之一［1，2］。

計(jì)算流體力學(xué)方法可用于模擬風(fēng)力機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，處理風(fēng)力機(jī)葉片分離流動(dòng)問(wèn)題［3～5］。在葉片流動(dòng)分離機(jī)理研究方面，國(guó)內(nèi)外均進(jìn)行相對(duì)深入的研究。Seifert 等對(duì)NACA0015翼型進(jìn)行射流試驗(yàn)，研究表明在低馬赫數(shù)條件下，射流可以提高升力系數(shù)，改善流動(dòng)狀況［6］。

Johansen等利用3D渦發(fā)生器對(duì)旋翼葉片進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)果表明3D渦發(fā)生器有利于葉片流動(dòng)分離控制，其控制效果與來(lái)流攻角密切相關(guān)［7］。高翔等采用CFD方法研究葉尖射流對(duì)葉片流場(chǎng)的影響，轉(zhuǎn)速達(dá)到1200 r/min以上時(shí)，有利于風(fēng)力機(jī)功率增加，尾緣后的葉尖渦耗散較快，可以有效改善風(fēng)力機(jī)下游流場(chǎng)［8］。金琰等采用流固耦合方法研究風(fēng)力機(jī)葉片顫振問(wèn)題，在加入射流以后，葉片受激振動(dòng)會(huì)得到明顯抑制［9］。葉建等對(duì)低雷諾數(shù)下機(jī)翼翼型的前緣流動(dòng)分離機(jī)進(jìn)行研究［10］，發(fā)現(xiàn)前緣橢圓弧靠近葉身位置存在吸力峰，并在強(qiáng)逆壓梯度作用下發(fā)生流動(dòng)分離；翼型上表面渦系結(jié)構(gòu)包含駐留渦、脫落渦和二次渦，具有強(qiáng)烈的非定常性。

圖1為分析射流參數(shù)對(duì)風(fēng)力機(jī)翼型氣動(dòng)性能影響而采用的風(fēng)力機(jī)葉片表面開(kāi)縫示意，通過(guò)修改開(kāi)縫位置及噴射角度，本文采用計(jì)算流體力學(xué)方法研究開(kāi)縫位置及射流噴射角度改變對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片性能的影響。……