發(fā)布時間：2021-11-15 13:21

　　以NACA0018翼型為原始模型進(jìn)行前緣結(jié)構(gòu)設(shè)計,采用計算流體動力學(xué)（CFD）方法分析凹凸前緣結(jié)構(gòu)參數(shù)對葉片繞流流動及氣動性能的影響。結(jié)果表明:在0°～10°攻角范圍內(nèi),凹凸前緣葉片氣動性能與原始葉片基本一致,但在15°～25°攻角范圍內(nèi),正弦波形凹凸前緣葉片升力系數(shù)最大提升20.2%;疊加波形凹凸前緣葉片在15°～25°攻角內(nèi),氣動性能均有不同程度的下降,波峰處推遲分離,而在波谷分離提前,在吸力面每個波谷順流方向葉片及展向形成反向渦對,相互卷吸并與主流摻混增加能量交換向尾緣處移動,改變了葉片原始流場反饋回路,阻礙了葉片展向渦及流向渦的發(fā)展。 

【文章來源】：熱能動力工程. 2019,34(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

數(shù)值計算區(qū)域結(jié)構(gòu)尺寸Fig．2Dimensionofnumericalcalculationregion

kg/m3;t—時間，s;xi、xj—x、y方向，j=1、2;G槇k—平均速度梯度湍動能;Gω—耗散率ω相關(guān)項;Γk、Γω—k、ω的擴(kuò)散率;Yk、Yω—k、ω的湍流耗散項;Sk、Sω—源項;Dω—正交擴(kuò)散項。1．3網(wǎng)格驗證選擇六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)如圖2所示，由A和B2個域組成，A域為葉片邊界層和尾流區(qū)域，B域外部勢流區(qū)域。圖2數(shù)值計算區(qū)域結(jié)構(gòu)尺寸Fig．2Dimensionofnumericalcalculationregion圖3為A域內(nèi)葉片表面網(wǎng)格及“O”型網(wǎng)格示意圖，經(jīng)過Y+計算，近壁面第一層網(wǎng)格高度為0．01mm，滿足Y+≤1的要求，增長率為1．05。圖3凹凸前緣葉片網(wǎng)格Fig．3Gridsofthewavyleadingedgeairfoil為驗證仿真的準(zhǔn)確性，建立與文獻(xiàn)［11］實驗?zāi)Ｐ鸵恢碌姆抡婺Ｐ瓦M(jìn)行網(wǎng)格驗證，選擇k－ωSST兩方程湍流模型進(jìn)行網(wǎng)格驗證，葉片表面靜壓分布如圖4所示，從圖中可以看出，計算結(jié)果與實驗值吻合很好，靜壓分布大體一致，但在吸力面20%～30%內(nèi)，仿真值高于實驗值，而在壓力面60%～100%內(nèi)，仿真值低于實驗值，從表2中可以看出，隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加分離點(diǎn)的位置先增大后減小并趨于穩(wěn)定，升阻比呈現(xiàn)一直增大逐漸趨于穩(wěn)定。故可以確定網(wǎng)格數(shù)量在500萬～700萬范圍內(nèi)，可忽略網(wǎng)格數(shù)量對數(shù)值計算結(jié)果的影響。表2網(wǎng)格無關(guān)性參數(shù)比較Tab．2Parametercomparisonofmeshindependence網(wǎng)格數(shù)量/105分離點(diǎn)X/C升阻比最大Y+Ⅰ740．88610．63911．9Ⅱ1950．90713．7262．82Ⅲ3360．90713．9772．83Ⅳ4940．90314．6341．00Ⅴ7010．914．5811．001

熱能動力工程2019年型計算仿真值與實驗值在前緣處吻合較好，而且整體靜壓基本吻合，ＲNGk－ε和S－A湍流模型仿真值與實驗值在前緣處偏差較大，因此本文選擇SSTk－ω兩方程湍流模型作為定常計算模型，此湍流模型能較好地捕捉更多的流動分離現(xiàn)象，而對轉(zhuǎn)捩捕捉不夠精準(zhǔn)，但可以用于模擬葉片繞流流動［12－13］。圖4不同網(wǎng)格數(shù)量葉片表面靜壓分布Fig．4Staticpressurecoefficientdistributionontheairfoilsurfacewithdifferentgrids圖5不同湍流模型葉片表面靜壓分布Fig．5Staticpressurecoefficientdistributionontheairfoilsurfacewithdifferentturbulencemodels2計算結(jié)果分析2．1凹凸前緣結(jié)構(gòu)對葉片氣動性能的影響攻角在0°～25°范圍內(nèi)，凹凸前緣葉片與原始葉片氣動性能對比如圖6所示。0°～10°攻角內(nèi)，凹凸前緣葉片的升阻力系數(shù)與原始葉片(模型A)基本一致，而15°～25°攻角范圍內(nèi)，升阻力系數(shù)存在明顯差異。大攻角下，葉片的升力系數(shù)均開始下降，阻力系數(shù)隨著攻角的增大而增大，升阻比先增大后減小。圖6不同凹凸前緣結(jié)構(gòu)對葉片氣動性能的影響Fig．6Aerodynamicperformancewithdifferenttypesofbionicwavyleadingedgeairfoil凹凸前緣葉片與原始葉片相比，升阻比隨著h/C的增大而減小，而且在10°～15°攻角內(nèi)，下降最為明顯，各凹凸前緣模型升阻比分別下降了8．25%、·031·

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]薄翼型葉片仿生流動控制降噪及其應(yīng)用研究[D]. 王晶.吉林大學(xué) 2017



本文編號：3496861