葉片翼型的氣動特性數(shù)值模擬研究

　　摘　要：風力機翼型作為葉片外形設(shè)計的基礎(chǔ)，對葉片的空氣動力特性、質(zhì)量以及整個風力機捕獲風能的利用率有重要的影響。針對NACA0012 翼型利用Gambit 建立二維數(shù)值計算模型，指定邊界條件類型并劃分網(wǎng)格，然后利用Fluent 軟件進行性能數(shù)值分析計算，得出翼型性能參數(shù)，并對其進行分析研究。為風光能源復(fù)合發(fā)電裝置項目中垂直軸風機葉片翼型的選型和設(shè)計提供了重要方法和基礎(chǔ)依據(jù)。
　　引言
　　風能是一種清潔且儲量非常豐富的可再生資源。目前，風能的利用主要以風力發(fā)電為主，提高風力發(fā)電的效率，降低風力發(fā)電的成本，是能否有效利用風能的一個關(guān)鍵所在。葉輪是風力發(fā)電機捕捉風能的核心部件，葉片翼型的氣動性能直接影響著風力機風能的利用效率。因此，研究風輪葉片翼型的氣動性能是研究葉片性能的基礎(chǔ)。本項研究的目的，是為承擔的天津市重點基礎(chǔ)研究項目《風光能源復(fù)合發(fā)電裝置的研制及應(yīng)用》（中國發(fā)明專利ZL2007100568289），其中垂直軸風能結(jié)構(gòu)的葉片翼型選型，提供動力學模型選型方法和評價依據(jù)。
　　1. 翼型介紹
　　風力機葉片翼型設(shè)計理論是決定風力機功率特性和氣動特性的根本因素，一直是風電行業(yè)以及航空行業(yè)學者們研究的熱點。現(xiàn)有翼型的表達都是通過離散的點來實現(xiàn)的，并不存在函數(shù)的具體表達形式，新翼型的設(shè)計也是基于原有的翼型坐標，對其進行調(diào)整，以獲得性能更為優(yōu)越的翼型。
　　本文借鑒已有工作對稱翼型對于小型垂直軸風機效率的有益影響，選擇NACA0012（傳統(tǒng)航天翼型）對稱翼型，在gambit（建立幾何網(wǎng)格的流體力學前置處理器）軟件中對翼型進行建模，及在fluent（流體力學計算求解器）軟件中進行數(shù)值模擬計算。NACA0012 翼型的二維翼型圖如圖所示：