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厚尾緣翼型在兆瓦級風電機組葉片上的應用(圖表)

2014-08-09 來源:中國風電材料設備網 瀏覽數:1107

  1.2 數值方法
  采用NUMECA 商用軟件包FINE/TURBO 進行數值計算。該軟件采用時間相關法求解雷諾平均的N-S 方程,中心節點的有限體積法離散, 顯式Runge-Kutta 法求解,全多重網格初場處理和多重網格迭代加速,以及低速流動的預處理技術等。
  結構化網格由Auto Grid 模塊自動生成。圖2 給出計算域網格及翼型周圍的局部放大圖,計算域尺度為60 倍翼型弦長,翼型周圍網格點數為275,網格總數約15萬,Y+小于3。

  計算域外邊界設為遠場條件,給定來流速度,靜壓和靜溫等,壁面為絕熱無滑移條件。計算全局殘差收斂到5 個量級以上。
  湍流模型采用AGS 模型。
  2. 計算結果及分析
  2.1 計算結果確認

  對DF-003-300-DU、DF-002-350-DU、DF-001-400-DU3個翼型在不同攻角下進行數值模擬,計算結果與實驗數據進行對比, 如圖3 所示, 其中“exp”表示翼型的實驗數據,翼型名稱表示模擬結果,以下各圖相同。
  從圖3 可以看出,3 個翼型數值計算的升力系數與阻力系數與實驗值趨勢一致,大部分區域吻合良好,確認了線性段數值計算的可靠性;隨著相對厚度的增大,數值模擬的結果與實驗值的吻合度越來越低,這是由于選取了相對厚度較大的3 個翼型進行數值模擬,而大厚度翼型在CFD 計算又是一個難點,計算很難收斂,本文選用AGS 模型進行計算。在小攻角的工況下,AGS 模型能夠得到與實驗值較為一致的計算結果,這是由于在附著流中,轉捩的經驗計算式能夠較為準確地預測轉捩;隨著攻角的增加,流動變為分離流,由于現有的轉捩預測模型對分離流預測的并不理想,因此,數值計算值與實驗值誤差較大。同時,由于實驗翼型表面粗糙度以及實驗空氣流場粘度、密度的影響等,使模擬結果與實驗值之間會產生差別。

【延伸閱讀】

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