具有流線型凸包的風力發電機氣動特性

趙 萌， 劉 振， 劉印楨， 劉美英

(內蒙古工業大學能源與動力工程學院， 呼和浩特 010051)

風力機葉片作為發電機組的重要部件，風力發電機運行時，葉片所產生的阻力主要分為壓差阻力和摩擦阻力。當風速較小時，壓差阻力占據總阻力的主要部分，而非光滑面可以通過犧牲一部分的摩擦阻力來大大降低壓差阻力，從而達到減阻降噪效果[1-3]。目前中外諸多學者在非光滑面減阻特性方面進行了相關研究：姚偉偉等[4]設計具有凹凸變化的仿生表面優化風力機葉片；為改善風力機的氣動特性，張立棟等[5]在對稱翼型表面布置V形脊狀表面結構，袁一平等[6]在翼型表面布置溝槽結構，結果均證明與光滑翼型表面相比具有一定的減阻效果，且升力增益明顯；Chan等[7]運用數值模擬方法將葉片形狀與適應度函數進行耦合求解，改進后的風力機平均功率系數有了很大提升；Seide等[8]應用生物學方法設計風力機葉片結構，并應用數值模擬方法分析氣動性能。

目前對風力機葉片的減阻增效主要集中在溝槽、脊狀表面以及葉片結構等方面，而凸包結構具有很好適用性與便利性，將凸包應用于各類表面，均具有良好的減阻效果[9-10]，但在此方面的探討甚少。根據凸包減阻原理并設計流線型凸包結構，應用于葉片表面，利用數值模擬方法分析其氣動性能，并與常規光滑葉片做對比，探討其減阻效果。

1 數值模擬方法

1.1 流線型凸包結構及風輪模型

采用在光滑型風輪附加凸包的方法建立模型，凸包采用流線型凸包?！?br>