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风沙对风力机翼型绕流及其气动性能的影响

农业工程学报 2018年第14期34卷 205-211,303页

作者：李仁年赵振希李德顺李银然陈霞于佳鑫兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 甘肃省风力机工程技术研究中心兰州730050 甘肃省流体机械及系统重点实验室兰州730050

中国西北地区风能资源丰富,然而该地区经常遭受沙尘天气的侵袭。风力机在强风沙环境下运行,其气动性能难免会受到沙尘的影响,并且其叶片会受到比较严重的磨损,导致机组的出力明显下降。翼型作为风力机叶片的基本组成单元,沙尘颗粒对翼... 详细信息

中国西北地区风能资源丰富,然而该地区经常遭受沙尘天气的侵袭。风力机在强风沙环境下运行,其气动性能难免会受到沙尘的影响,并且其叶片会受到比较严重的磨损,导致机组的出力明显下降。翼型作为风力机叶片的基本组成单元,沙尘颗粒对翼型的绕流和气动特性的影响研究显得尤为必要。该文利用雷诺平均Navier-Stokes方程-大涡模拟(large eddy simulation)混合方法中的延迟分离涡模拟方法,模拟了NREL S809翼型在风沙环境下的流动特性,将不同颗粒直径条件下翼型周围的绕流情况和翼型的气动性能进行了对比,研究了空气中的颗粒对风力机翼型绕流及其气动性能的影响规律。结果表明,6.1?攻角时,颗粒对翼型绕流和升力系数的影响较小,但仍会使翼型的升力系数略微降低。随着颗粒直径的增大,翼型的升力系数先减小再增大,其中颗粒直径为20μm时达到最小值。当颗粒直径为150μm时,其升力系数仍小于洁净空气下的升力系数,但两者已十分接近。8.2?攻角时,不同直径颗粒对翼型绕流具有不同程度的影响,当颗粒直径小于20μm时,颗粒的跟随性较好,颗粒紧随气相运动,对翼型绕流的影响较小;当颗粒直径为20μm时颗粒对翼型绕流造成了极大的影响,如分离点提前、出现展向流动;当颗粒直径大于20μm后,随着颗粒直径的继续增大,颗粒的惯性力变强,颗粒逐渐独立于气相运动,对翼型绕流的影响也逐渐减弱。升力系数随颗粒直径的变化趋势和小攻角时相同,但变化幅度变大,升力系数最小时比洁净空气时减少了7.9%。该文可为不同颗粒直径的风沙环境下颗粒对翼型周围绕流流场及其对翼型升力系数影响等相关研究提供参考。

关键词：风力机风能计算机仿真延迟分离涡模拟翼型颗粒直径翼型绕流流动分离

浸没边界方法在翼型绕流大涡模拟中的应用研究

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水力发电学报 2011年第4期30卷 202-207页

作者：李延频周兵华北水利水电学院电力学院郑州450011 国家知识产权局专利审查协作中心北京100190

本文首先给出了有限体积数值离散中,采用双线性速度插值的直接强迫力浸没边界方法的数值实现公式推导;采用该方法对翼型绕流进行了大涡数值模拟的初步研究,大涡模拟的亚格子应力采用基于Germano等式和尺度相似假设的SDP动力模式,模拟结... 详细信息

本文首先给出了有限体积数值离散中,采用双线性速度插值的直接强迫力浸没边界方法的数值实现公式推导;采用该方法对翼型绕流进行了大涡数值模拟的初步研究,大涡模拟的亚格子应力采用基于Germano等式和尺度相似假设的SDP动力模式,模拟结果与文献的DNS结果一致,表明SDP模式于本文的浸没边界方法的结合可以实现对复杂流动的精确模拟。

关键词：计算流体力学浸没边界方法大涡模拟翼型绕流

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外边界位置对数值计算翼型绕流的影响

空气动力学学报 2000年第3期18卷 366-369页

作者：陈红全黄明恪南京航空航天大学南京210016

用数值方法计算翼型绕流时 ,外边界位置一般只取在距翼型有限的距离。本文用不可压位流理论找出该问题的精确解 ,从而得到外边界位置对计算的升力、阻力和表面压力分布的影响。

关键词：不可压位流翼型绕流精确解外边界位置

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非对称翼型绕流流动机理研究

热能动力工程 2020年第1期35卷 231-237页

作者：秦浩樊晓羽李明水肖姚西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039 西华大学能源与动力工程学院四川成都610039 西南交通大学风工程研究中心四川成都610031

为研究翼型在均匀流情况下的绕流流动机理,采用粒子图像测速技术(PIV)对非对称翼型NACA64-418进行风洞试验,对不同攻角、不同风速下翼型绕流流场进行可视化分析,并引入涡旋强度物理量准确分析翼型表面涡脱落及再附现象,以更精确描绘流... 详细信息

为研究翼型在均匀流情况下的绕流流动机理,采用粒子图像测速技术(PIV)对非对称翼型NACA64-418进行风洞试验,对不同攻角、不同风速下翼型绕流流场进行可视化分析,并引入涡旋强度物理量准确分析翼型表面涡脱落及再附现象,以更精确描绘流场涡结构。研究表明:当Re=1.02×10^5,攻角16°≤α翼型表面发生再附,分离涡消失;而当攻角大于23°时,再附现象消失,临界速度随攻角的增大而减小。该试验方案及分析模型方法可以准确预测翼型表面涡脱情况,对翼型剪切层内不稳定涡旋及再附研究有着重要意义。

关键词：翼型绕流粒子图像测速涡涡旋强度流动形态

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附面层抽吸位置对翼型绕流分离控制的影响

南京理工大学学报 2013年第5期37卷 710-715页

作者：张旺龙谭俊杰陈志华任登凤南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

为了深入研究抽吸作用位置对翼型绕流分离控制效果的影响,采用HLLC格式和双时间步长LU-SGS隐式算法对二维可压N-S方程进行数值求解,数值模拟了雷诺数Re为6 000时,NACA0012翼型在上翼面抽吸控制下的翼型绕流流场。研究了抽吸区域位置对... 详细信息

为了深入研究抽吸作用位置对翼型绕流分离控制效果的影响,采用HLLC格式和双时间步长LU-SGS隐式算法对二维可压N-S方程进行数值求解,数值模拟了雷诺数Re为6 000时,NACA0012翼型在上翼面抽吸控制下的翼型绕流流场。研究了抽吸区域位置对翼型流动分离和翼型气动性能的影响。结果表明:同一抽吸系数下,合理的抽吸位置是有效改善翼型气动性能的重要因素,并且不同抽吸位置的作用机制不同。对于以开式分离为特征的NACA0012翼型绕流,其合理抽吸区域位于翼型前缘分离区内。

关键词：附面层抽吸位置翼型绕流分离控制

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用电磁体积力的翼型绕流控制实验研究

实验流体力学 2007年第1期21卷 64-67页

作者：陈耀慧范宝春周本谋张辉李鸿志南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

研究了电磁体积力控制弱电解质溶液流动边界层的基本原理以及分析了翼型电磁激活板的绕流实验结果。电磁体积力控制弱电解质溶液流动边界层是磁场和电流相互作用产生电磁体积力作用在流体上的结果。实验结果表明:电磁力作用改变了翼型... 详细信息

研究了电磁体积力控制弱电解质溶液流动边界层的基本原理以及分析了翼型电磁激活板的绕流实验结果。电磁体积力控制弱电解质溶液流动边界层是磁场和电流相互作用产生电磁体积力作用在流体上的结果。实验结果表明:电磁力作用改变了翼型表面的流体边界层的结构,其作用与改变翼型的迎角类似。加正向电磁力,相当于减小翼型的迎角,可以抑制流动分离,消除涡街;而反向电磁力则相当于增大迎角,在翼型的背风面产生大尺度的流动分离,流场中出现复杂的旋涡结构。

关键词：电磁力流体控制边界层翼型绕流

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翼型绕流电磁力控制效率分析

科学技术与工程 2015年第27期35卷 1-6页

作者：陈耀慧赵朋龙刘怡昕栗保明南京理工大学瞬态物理重点实验室南京210094

电磁力可有效对流体流动进行控制,增升减阻,抑制流动分离,制约其推广应用的瓶颈为控制效率问题。为提高其控制效率,需要深入研究电磁与流场的相互作用及其能量传递过程。对电磁力增升减阻的控制效率问题进行了数值研究。根据能量守恒定... 详细信息

电磁力可有效对流体流动进行控制,增升减阻,抑制流动分离,制约其推广应用的瓶颈为控制效率问题。为提高其控制效率,需要深入研究电磁与流场的相互作用及其能量传递过程。对电磁力增升减阻的控制效率问题进行了数值研究。根据能量守恒定律,推导电磁力控制能耗,基于升力和阻力计算节省能量。定义电磁力的控制效率为η=能量节省/电磁力控制所需能耗,研究电磁力控制过程,分析其能量损耗,为电磁力控制效率的提升提供理论基础。研究结果显示在控制开始阶段,电磁力控制能量的损耗主要体现流体动能损耗,其最高损耗率可达95%,其次体现在焦耳热上,最高可达28%;随着时间推移,流体动能损耗η2下降,电磁力控制效率η及焦耳热损耗η1增加,控制效率η在控制结束时增加到了33%。其机理为流动动能损耗与边界层速度的改变程度紧密相关,电磁力作用一段时间后,边界层速度剖面图再无明显变化,因此流体动能损耗下降,在控制开始阶段流体动能损耗为主,流体动能损耗为主其损耗的下降会提升电磁力的控制效率。

关键词：流动控制电磁力翼型绕流控制效率

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电磁力控制翼型三维绕流场特性的数值研究

船舶力学 2016年第11期20卷 1388-1399页

作者：尹纪富林忠义李巍尤云祥胡天群上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 中交疏浚技术装备国家工程研究中心上海201208 嘉兴南阳职业技术学院浙江嘉兴314003

在弦长雷诺数ReL=2.97×10^6下,采用脱体涡模拟方法对弱电解质中电磁力作用下翼型绕流场特性进行了数值模拟,研究了电磁力作用控制翼型失速攻角时绕流场中三维流动特性及失速问题的规律和机理.结果表明：电磁力作用可有效改善翼型周围... 详细信息

在弦长雷诺数ReL=2.97×10^6下,采用脱体涡模拟方法对弱电解质中电磁力作用下翼型绕流场特性进行了数值模拟,研究了电磁力作用控制翼型失速攻角时绕流场中三维流动特性及失速问题的规律和机理.结果表明：电磁力作用可有效改善翼型周围的流场结构,显著减小翼型绕流场三维特性,并使翼型表面流体动能增加,当电磁力作用足够大时,其表面涡量转变为正向涡量.同时,电磁力作用可增加翼型升力,减小阻力,显著减小升阻力脉动特性,提髙翼型升阻比,还可以显著延缓翼型失速特性,增加失速攻角,提髙工作性能.

关键词：电磁力翼型绕流失速数值模拟

翼型绕流不同频率展向振荡电磁力减阻控制实验研究

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科学技术与工程 2018年第29期18卷 162-166页

作者：尹洪桥陈耀慧赵朋龙南京理工大学瞬态物理国家重点实验室南京210094

研究结果表明展向振荡电磁力可控制湍流边界层,电磁力的振荡频率对湍流的控制效果有影响,但并未讨论电磁力振荡频率对控制效果的影响机理。实验研究了不同频率展向振荡电磁力控制翼型绕流的减阻效果及其影响机理。实验在转动的水槽中进... 详细信息

研究结果表明展向振荡电磁力可控制湍流边界层,电磁力的振荡频率对湍流的控制效果有影响,但并未讨论电磁力振荡频率对控制效果的影响机理。实验研究了不同频率展向振荡电磁力控制翼型绕流的减阻效果及其影响机理。实验在转动的水槽中进行,在翼型的背风面包覆展向振荡电磁力激活板,并将其浸入水槽中,利用应变传感器测量翼型的阻力,基于意法半导体公司生产的微处理器开发电磁力控制器,用于控制电磁力的方向和振荡频率。研究结果表明展向振荡电磁力对翼型绕流具有减阻效果,对比分析了不同频率的展向振荡电磁力的减阻效果,发现电磁力的振荡频率为20 Hz时减阻效果较优,减阻效率可达到18%;展向振荡电磁力可减小翼型阻力的振动幅值,具有减震功能;当电磁力的振动频率与阻力曲线内小波动频率相近时,电磁力的减阻减震的效果最佳。

关键词：振荡电磁力翼型绕流振荡频率减阻