基于FLUENT的风力机叶片翼型NREL S809覆冰的数值模拟Numerical simulation of ice coating of wind turbine blade airfoil NREL S809 based on FLUENT
朱名岩,邓胜祥
摘要(Abstract):
对经典风力机叶片翼型NREL S809的覆冰过程和翼型覆冰前后的气动性能进行了研究。利用FLUENT软件自带的离散相模型DPM及用户自定义函数UDF,求解出翼型表面的水滴运动轨迹方程、水滴的撞击极限和局部收集系数;选用经典的Messinger积冰传热模型计算积冰厚度,得到积冰形状;并分析在不同的攻角下,洁净翼型与覆冰翼型的气动性能。研究指出,覆冰导致翼型的气动性能发生畸变,升力系数下降,阻力系数上升,升阻比减小,升阻比最大降幅达到85.97%;覆冰后的翼型会提前进入失速区,破坏了翼型原有的流线,会造成翼型空气动力特性恶化。
关键词(KeyWords): 翼型覆冰;翼型NREL S809;DPM模型;气动性能
基金项目(Foundation):
作者(Author): 朱名岩,邓胜祥
参考文献(References):
- [1]李春,叶舟,高伟,等.现代陆海风力机计算域仿真[M].上海:上海科学技术出版社,2012.
- [2]易贤,朱国林,王开春,等.翼型积冰的数值模拟[J].空气动力学学报,2002,20(4):428-433.
- [3]陈维建,张大林.瘤状冰结冰过程的数值模拟[J].航空动力学报,2005,20(3):472-476.
- [4]邓晓湖,卢绪祥,李录平,等.水平轴风力机叶片翼型结冰的数值模拟[J].能源技术,2010,31(5):266-271.
- [5]李声茂,李岩.垂直轴风力机叶片翼型结冰的数值计算[J].动力工程学报,2011,31(3):214-219,238.
- [6]朱程香,王珑,孙志国,等.风力机叶片翼型的结冰数值模拟研究[J].空气动力学学报,2011,29(4):522-528.
- [7]Hochart C,Fortin G,Perron J,et al.Wind turbine performance under icing conditions[J].Wind Energy,2008,11(4):319-333.
- [8]张聘亭,杨涛,卢绪祥.覆冰对风力机专用翼型气动性能影响的数值研究[J].动力工程学报,2011,31(12):955-959,973.
- [9]王艳萍,唐胜利.风力机叶片翼型气动特性数值模拟[J].机电设备,2008,(3):60-62.
- [10]童刚.水平轴风力机叶片气动性能的数值计算和分析[D].兰州:兰州理工大学,2011.
- [11]王绍龙.水平轴风力机叶片结冰分布数值模拟与冰风洞试验研究[D].哈尔滨:东北农业大学,2017.
- [12]易贤.飞机积冰的数值计算与积冰试验相似准则研究[D].绵阳:中国空气动力研究与发展中心,2007.
- [13]Messinger B L.Equilibrium temperature of an unheated icing surface as a function of air speed[J].Journal of the Aeronautical Sciences,2012,20(1):29-42.
- [14]刘国特,陈彦,阳林.风力机翼型覆冰形态及其失速特性研究[J].太阳能学报,2016,37(4):1024-1029.