雷诺数对风力机二维翼型气动性能的影响

【摘要】：风力机是风力发电的核心结构,实现了风能向电能的转化,它的性能是风力发电机组效率的关键。依风轮的结构及其在气流中的位置风力机大体上分为两大类:水平轴风力机和垂直轴风力机。目前水平轴风力机是被实践证明最有效的转换装置,目前已占风力发电装置的97%以上,在世界各地得到了广泛应用。在水平轴风力机的研制和开发过程中,有许多基本理论问题没解决,其中最重要的关键问题有两个,一是风力机的控制,一是风轮的气动设计。风轮的气动性能是风力机设计的基础,风力机大多是在失速条件下工作,叶片翼型的气动性能对整个风力机的气动性能有重要影响。雷诺数是衡量气体粘性对翼型气动性能影响的重要准则之一,一般来说当雷诺数大于某一临界值时,可以忽略它的影响,但小于这一临界值时,雷诺数对翼型气动性能有重要影响,影响边界层厚度及转捩,流动分离。雷诺数对风力机翼型气动性能有重要影响,本文运用数值模拟和实验两种方法研究了美国能源部可再生能源实验室(NREL)为风力机设计的S809翼型在雷诺数变化范围为1.5×10~4至2.5×10~6内气动性能的变化规律,阻力系数随雷诺数的减小而增大,在临界雷诺数(约200000)以下,边界层保持为层流,雷诺数减小阻力系数迅速上升。对升力系数的影响与失速攻角有非常大的联系。随着雷诺数的增大,失速角也增大,升力系数在由于失速前随攻角线性增大,升力系数的最大值也随之增大。