江苏省基础研究计划(SBK201340780)
- 作品数：12 被引量：64H指数：6
- 相关作者：赵振宙王同光郑源李涛许波峰更多>>
- 相关机构：河海大学南京航空航天大学教育部更多>>
- 发文基金：江苏省基础研究计划国家重点基础研究发展计划江苏省“六大人才高峰”高层次人才项目更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理电气工程金属学及工艺农业科学更多>>
- 基于转捩模型的风力机涡流发生器气动特性分析被引量：14
- 2016年
- 加装涡流发生器有助于大型风力机叶片根部部位厚翼型表面边界层气流分离的控制。以安装涡流发生器的DU-W2-250叶片段为研究对象,采用?-Reθt转捩模型和SST湍流模型,从叶片表面的摩阻系数、法向速度型以及压力分布规律3个方面进行气动特性分析和比较,并与Delft的试验数据对比。研究结果表明转捩模型计算结果与试验值更加吻合,湍流模型的升力系数最大误差达21.3%,升阻比最大误差达51.8%。转捩模型可以准确捕捉叶片的转捩现象,在小迎角下转捩点发生在VGs下游,随着迎角增大转捩点向VGs上游过渡。在转捩效应的影响下,叶片近壁面流体具有高能量而使流速更高。转捩模型计算得到的叶片上表面压力系数高于湍流模型,在20°大攻角下更加明显。
- 赵振宙李涛王同光陈景茹许波峰郑源魏媛
- 关键词：涡流发生器转捩模型风力机摩阻系数升力系数
- 考虑小攻角影响立轴风轮气动性能改善方法被引量：8
- 2018年
- 立轴风力机叶片在旋转1周中其攻角正负转化,在0°和180°方位角攻角为零,表现为负力矩,这降低了叶片的平均力矩,也降低了升力型立轴叶轮整体性能.首先概述了升力型立轴叶轮的研究现状,分析指出目前的研究均主要针对叶轮整体机构、叶片结构及流场情况进行大攻角高性能区域的改善,未减轻小攻角区域的影响.针对此问题,提出了2种考虑小攻角影响的立轴风轮气动性能改善方法,干扰气流方法和新变桨方案.前者主要消除0°和180°位置角零攻角和负力矩,后者通过改变高性能区的范围来减小特殊位置角的影响并产生新的性能极大值点.基于叶素动量理论,建立双盘面多流管模型,分别运用于NACA0012翼型、旋转直径为2 m的2叶片Φ型、H型立轴风力机,并且采用Matlab程序设计语言进行相应计算研究.研究结果显示这2种方法大幅度地降低了负力矩影响范围,整体效果改善显著,上盘面都优于下盘面.
- 赵振宙钱思悦郑源汪瑞欣曾冠毓
- 关键词：气动性能
- 转捩对风力机涡流发生器气动性能影响的数值模拟研究被引量：11
- 2016年
- 转捩效应对叶片气动特性产生重要影响。考虑了转捩效应,采用SST全湍流模型和Gamma-Theta转捩模型对安装有涡流发生器的DU91-W2-250叶片微段进行了三维计算,并与文献试验数据对比,研究了转捩对风力机涡流发生器气动性能的影响规律。结果表明：在攻角0°~22°范围内,转捩模型计算的升力系数与试验值吻合更加良好,最大误差仅为7.9%;全湍流模型在攻角大于18°,升力系数最大误差达23.1%。转捩模型计算的升阻比曲线与试验值基本吻合,全湍流模型最大误差达51.8%。全湍流模型计算的叶片分离区尺寸明显大于转捩模型的,转捩效应使叶片分离区域变小,起到延迟失速的作用。在5°小攻角下,转捩发生在涡流发生器下游;在14°攻角下,转捩发生在涡流发生器上游,转捩模型能准确捕捉到叶片前缘的分离泡。
- 赵振宙李涛王同光陈景茹魏媛刘玄陈潘浩
- 关键词：涡流发生器转捩模型风力机翼型
- 基于转捩模型Phase VI风力机气动特性数值计算被引量：10
- 2017年
- 采用γ-Reθt转捩和SST湍流模型,从来流风速7、10、13、15、20和25m/s六个工况,分别模拟计算Phase VI风轮的转矩、叶片表面压力系数以及表面流线,并与S?rensen计算结果、风洞试验数据进行对比。转矩对比结果表明,转捩模型计算结果与试验值吻合良好,最大误差为7.8%;SST湍流模型最大误差为24.3%;S?rensen计算最大误差为33.4%,误差主要发生在叶片失速风速区域。在大部分叶片截面,转捩模型的表面压力系数结果与试验值更加吻合。从叶片表面流线看出,转捩模型可以反映出叶片表面转捩现象,而湍流模型无法体现。
- 赵振宙曾冠毓王同光李涛汪瑞欣钱思悦郑源
- 关键词：转捩模型PHASE
- 考虑转捩的风力机涡流发生器数值模拟被引量：12
- 2017年
- 涡流发生器能够有效抑制风力机气流分离、延迟失速,转捩对其性能具有重要的影响。采用考虑了转捩效应的Gamma-Theta转捩模型,对安装有涡流发生器的DU91-W2-250叶片微段进行三维非定常计算,研究转捩对风力机涡流发生器气动性能的影响,和涡流发生器的转捩规律。结果表明:全湍流模型模拟的升力值偏低、阻力值偏高,升力系数最大误差达23.1%,升阻比最大误差达51.8%,Gamma-Theta转捩模型则能够更准确地模拟涡流发生器的气动性能,升力系数最大误差仅有7.9%;涡流发生器使叶片表面具有明显的三维转捩现象,其内部转捩效应更加明显,抑制气流分离效应更加有效;转捩使叶片分离区域变小,叶片失速延迟更加明显,分离得到有效控制。
- 李涛赵振宙陈景茹魏媛许波峰刘玄陈潘浩
- 关键词：涡流发生器转捩模型风力机翼型
- 基于多流管算法Φ型风轮性能改善研究被引量：2
- 2015年
- Φ型风轮的叶片旋转一周,力矩随方位角呈波浪形波动,两个方位角区域的力矩极小,表现为制动力矩,严重影响风轮的整体性能。提出采用干扰气流来改善极低力矩区域叶片周围流场,进而提高Φ型立轴风轮气动性能的新方法。基于多流管模型分析两叶片和三叶片两种风轮,在干扰气流影响下赤道半径R、0.75R和0.55R高度叶片叶素的气动攻角,风能利用系数的分布规律。研究结果证明干扰气流较高地提高了极小力矩区域叶片不同高度叶素的气动攻角,产生了新的攻角极大值;在最佳尖速比下风能利用系数最大提高了10%左右。证明了干扰气流对风轮气动性能改善的有效性,为立轴风轮的优化设计和应用提供一种新思路。多流管模型计算结果与文献试验数据比较,两者吻合良好,证明计算结果具有一定的精度。
- 赵振宙陈景茹王同光李涛陈潘浩郑源
- 基于双盘面多流管模型立轴风轮变桨方法研究被引量：6
- 2018年
- 叶片旋转一周,攻角随方位角近似呈正弦曲线变化,力矩随之上下波动。传统变桨重在改善最大攻角对应方位角的叶片性能,且改善程度随攻角减小而减弱。提出在小攻角区域采用大桨角,在大攻角区域采用小桨角,重点改善小攻角区域性能的变桨思路。以采用NACA0012,高2 m和旋转直径2 m的两叶片H型风轮为研究对象,基于双盘面多流管模型,分析变桨方案下尖速比分别为4.5和5时,攻角、切向力系数、转矩和风能利用系数的变化规律。研究结果表明新变桨方案下小攻角区域的攻角、切向力系数、转矩,较定桨方案均有明显提高;增大了高性能区域范围,缩小低性能区域;风能利用系数在尖速比5时提高了18.9%。计算结果与试验结果及文献计算结果均吻合良好,证明了计算结果具有一定的精度。
- 赵振宙严畅王同光许波峰曾冠毓
- 关键词：气动性能
- 基于双盘面多流管模型的升力型风轮气动性能改善分析被引量：3
- 2017年
- 在单个叶片旋转一周内存在两个方位角(0°~180°),其当地攻角为零,当地力矩为负值,当地功率输出为负值,降低了风轮整体性能。提出采用扰流来改善两个方位角叶片周围流场,进而提高风轮整体气动性能的新方法。以美国Sandia国家实验室旋转直径2 m的Φ型风轮为研究对象,基于双盘面多流管模型,分析扰流对风轮上盘面和下盘面的气动攻角和力矩以及整体气动性能的影响规律。计算结果证明:在扰流的影响下,0°方位角的气动攻角从0°提高到5°,叶素力矩从0.2 Nm提高到1.1 Nm,风轮的风能利用系数提高8%;在180°方位角增设扰流后,其气动特性提高幅度较0°方位角低,叶素力矩最大增幅为0.4 Nm,风轮的风能利用系数提高3%。经验证双盘面多流管模型计算结果与Sandia试验结果吻合良好,证明计算结果具有可参考性。
- 赵振宙陈潘浩陈景茹王同光许波峰郑源
- 关键词：气动特性扰流
- 干扰气流对Φ型风力机气动特性影响研究被引量：4
- 2016年
- 在升力型立轴风力机的叶片旋转一圈中,两方位角叶片的攻角为零,产生为负值的刹车力矩,需要消耗其他叶片的正功来克服此力矩,进而降低了风力机整体性能。提出采用干扰气流来改善零攻角区域叶片周围流场,进而提高升力型立轴风力机气动性能的新方法。以美国Sandia国家实验室旋转直径2 m的Φ型风力机为研究对象,基于多流管模型,分析干扰气流对位于赤道半径R、0.8R和0.6R叶素的攻角、切向力、法向力的影响规律。计算结果证明,在干扰气流的影响下,两零攻角方位角的攻角、切向力和法向力均有明显提高;在180°旋转角,叶素的攻角、切向力以及法向力增幅,随着旋转半径的减小而增大。以上研究结果证明干扰气流有效地改善了零攻角区域叶片的气动特性。
- 赵振宙陈景茹王同光李涛郑源
- 关键词：气动特性
- 安装角对立轴风轮气动性能影响分析被引量：9
- 2014年
- 采用非定常k-ω湍流模型和滑移网格技术,从安装角β=0°、β<0°和β>0°三个方面分析了安装角对直叶片升力型风轮气动特性的影响规律。研究得出,负安装角增大,有效提高了上盘面力矩,局部范围内减小了下盘面力矩。正安装角的增大,大幅度大范围降低了上盘面力矩,局部范围内大幅度提高了下盘面力矩。两者比较得出,负安装角可改善风轮的气动流场,增加风轮的风能利用系数。部分计算结果得到了试验结果验证,证明可以反映流场的真实信息。
- 赵振宙王同光黄娟叶芬郑源赵振宁
- 关键词：气动性能分析
