考虑粗糙度敏感位置的钝尾缘翼型气动性能研究-农业工程学报.PDF

第 33 卷 第 8 期 农 业 工 程 学 报 Vol.33 No.8 82 2017 年 4 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr. 2017 考虑粗糙度敏感位置的钝尾缘翼型气动性能研究 1,2 1 1 2,3 张 旭 ，刘海龙 ，王格格 ，李 伟 （1. 天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室，天津 300387 ；2. 建筑安全与环境国家重点实验室，北京 100013 ； 3. 天津城建大学能源与安全工程学院，天津 300384 ） 摘 要：针对考虑粗糙度敏感位置的风力机翼型钝尾缘改型前后的气动性能进行研究，揭示钝尾缘改型对表面粗糙翼型 增升效果的影响规律。基于 k-ω SST 湍流模型，计算表面光滑与粗糙的 S822 翼型的升、阻力系数，并与试验结果进行比 较；采用坐标旋转变换与缩放横纵坐标系数相结合的方法，建立钝尾缘改型型线数学表达式，分析对称钝尾缘改型増升 效果得到 S822 翼型的最佳尾缘厚度；研究吸力面和压力面布置粗糙度时翼型的气动性能，获得上、下翼面的粗糙度敏感 位置；对具有粗糙度敏感位置的翼型按最佳尾缘厚度进行钝尾缘改型，计算改型前后翼型的升、阻力系数和升阻比，并 分析尖、钝尾缘翼型的粗糙度敏感性。结果表明：翼型进行钝尾缘改型的最佳尾缘厚度为 2%弦长；吸力面和压力面的粗 糙度敏感位置分别为距前缘 1%弦长和 5%弦长处；钝尾缘改型使升力系数和最大升阻比均明显升高，显著改善了表面粗 糙翼型的气动性能，且尖、钝尾缘翼型的粗糙度敏感性综合指标值为 10.68%和 8.15%，降低了翼型对粗糙度位置的敏感 性。研究结论可为表面粗糙风力机叶片翼型的设计和优化提供指导。 关键词：风力机；翼型；粗糙度；敏感位置；钝尾缘改型；气动性能 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.011 中图分类号：TK83 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2017)-08-0082-08 张 旭，刘海龙，王格格，李 伟. 考虑粗糙度敏感位置的钝尾缘翼型气动性能研究[J]. 农业工程学报，2017，33(8)： 82－89. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.011 Zhang Xu, Liu Hailong, Wang Gege, Li Wei. Aerodynamic performance of blunt trailing-edge airfoil considering roughness sensitivity position[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(8): 82－89. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.011 研究压力面前缘粗糙度对叶型气动性能的影响，结果表 0 引 言  明升力系数在失速之后变化非常大，阻力系数变化很小。 安装于高寒、沿海地带的风力机，经常遇到灰尘、 陈进等[16]探讨了前缘粗糙条件对翼型气动特性的影响， 昆虫以及雨雪等，叶片表面会出现污垢附着现象。污垢 并优化设计得到一种风力机专用新翼型。李德顺等[17]数 会改变叶片气动外形并增大表面粗糙度，从而导致风能