[优秀论文]风力机翼型的气动性能数值模拟与优化设计

型,即风力机专Р用翼型。为了适应水平轴风力机运行工况的要求,为了适应风力机运行的工况要求,Р很多国家都发展了各自的翼型系列,如美国的 NREL,丹麦的 RISØA,瑞典的 FFA-WР系列等。Р 1984 年,在美国能源部的资助下,美国可再生能源实验室(NREL) 开展了风Р力机专用翼型族的设计研究。到 90 年代,Tangler 和 Somers[8]等人采用 Eppler[9]的Р反问题翼型设计程序为各类风力机发展了从根部到叶尖的、能适应结构和气动要求Р的 9 个 NREL S系列翼型族。这些翼型性能优良:外侧翼型气动性能好,升阻比较Р高,对前缘的粗糙度敏感性低;内侧翼型能够有效地满足结构和强度的要求。新翼Р型的应用大大提高了风轮的风能利用系数,增加了风力机的能量输出,不同类型的Р风力机年发电量增加范围为 10%~35%,其中以失速型风力机增幅最大。Р 从上世纪 90 年代开始,丹麦 RisØ 国家实验室的 Fuglsang[10]等人使用直接数值Р优化设计方法陆续发展了 RisØ-A1、RisØ-P 和 RisØ-Bl 三个翼型族。RisØ-A1 翼型Р族定型于 1998 年,适用于定转速、失速或变桨控制、功率在 600kw 以上的风力机,Р风洞实验表明该翼型族对前缘粗糙度敏感性比预期要高[11]。RisØ-P 翼型族定型于Р2001 年,用以取代对应厚度的 RisØ-A1 族翼型,有效降低了前缘粗糙度敏感性,适Р用于定速或变速的桨矩控制的 MW 级风力机。RisØ-B1 翼型族适用于变速和变矩控Р制的 MW 级风力机,最大升力系数较高,前缘粗糙度敏感性较低。Р 荷兰 Delft 大学的 Timmer 和 von Rooij[12]等人在欧盟 JOULE 计划、荷兰能源与Р环境局(NOVEM) 等方面资助下,利用翼型设计和分析程序 XFOIL[13]发展了 DUР 5