有別于傳統(tǒng)的航空翼型,風力機翼型在設計點、非設計點的性能及結構上有特殊的要求。隨著風電行業(yè)的發(fā)展,傳統(tǒng)的航空翼型已不能滿足要求,因此設計風力機專用翼型族非常必要。歐美一些發(fā)達國家已經進行了風力機先進翼型的研究,但我國還尚未開發(fā)出成熟的翼型族系列。 本文根據(jù)國家863項目“水平軸風力機先進翼型族設計與實驗研究”內容,對CAS-W1-XXX薄翼型族風洞試驗結果進行分析,并與國外同等厚度翼型性能進行對比。實驗結果表明,與國外同等厚度翼型相比CAS-W1-XXX薄翼型具有良好的粗糙度不敏感性,高的最大升力系數(shù),并且具有良好的失速特性。此外還在原有設計的基礎上,進一步對CAS-W1-XXX薄翼型進行了優(yōu)化設計,使該翼型族最大升阻比得到提高。 為適應風力機大型化發(fā)展,根據(jù)水平軸風力機葉片對翼型的氣動和結構特性要求,本文采用正問題設計計算方法,開發(fā)CAS-W1-XXX厚翼型族—相對厚度范圍為30%-60%七個不同厚度的翼型。在厚翼型設計中,主要采用限制上表面厚度S型后加載和增加翼型尾緣厚度的方式來降低翼型對前緣粗糙的敏感性,同時采用鈍尾緣翼型改善翼型的氣動特性,提高結構剛度。設計中翼型尾緣相對厚度范圍為0.05%到3%弦長。通過CFD模擬發(fā)現(xiàn),具有后加載造型、相對厚度大于40%的翼型壓力面出現(xiàn)明顯分離,造成翼型小攻角失速、升力系數(shù)下降。對此現(xiàn)象,在原有設計基礎上采用加大尾緣厚度、減小壓力面厚度的方式進行改善,翼型中最大尾緣厚度達11%弦長。通過設計改善,翼型的氣動特性明顯改善。
【學位單位】：中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2010
【中圖分類】：TK83
【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論
    1.1 選題背景
        1.1.1 我國風力資源及風力發(fā)電前景
        1.1.2 風力機大型化發(fā)展
    1.2 風力機翼型與航空翼型的區(qū)別
    1.3 國內外風力機專用翼型族研究現(xiàn)狀
    1.4 本課題意義
    1.5 本文內容
第二章 風力機翼型基本理論與試驗方法
    2.1 翼型的幾何參數(shù)
    2.2 翼型空氣動力特性
        2.2.1 翼型的空氣動力特性
        2.2.2 影響翼型空氣動力特性的因素
    2.3 翼型常規(guī)風洞試驗技術
        2.3.1 低速風洞試驗中空氣動力特性的測量方法
        2.3.2 模型尺寸的確定
        2.3.3 翼型試驗的數(shù)據(jù)處理方法
    2.4 本章小結
第三章 風力機翼型的設計方法與性能預測方法
    3.1 翼型設計方法
    3.2 翼型性能預測方法
        3.2.1 基于粘性—無粘迭代的渦面元方法的軟件XFOIL
        3.2.2 基于N-S方程的CFD數(shù)值模擬方法
        3.2.3 風洞試驗
        3.2.4 預測翼型三維旋轉效應的方法
    3.3 XFOIL與CFD數(shù)值模擬方法對翼型性能的預測
    3.4 本章小結
第四章 CAS-W1-XXX薄翼型族設計回顧與試驗結果分析
    4.1 CAS-W1-XXX薄翼型族設計
        4.1.1 設計方法與設計策略
        4.1.2 設計結果
    4.2 試驗方法與設備
        4.2.1 試驗方法
        4.2.2 試驗設備
    4.3 試驗精度
    4.4 試驗結果
        4.4.1 CAS-W1-150翼型試驗結果
        4.4.2 CAS-W1-180試驗結果
        4.4.3 CAS-W1-210試驗結果
        4.4.4 CAS-W1-250試驗結果
    4.5 本章小結
第五章 風力機專用翼型族CAS-W1-XXX薄翼型優(yōu)化與厚翼型設計
    5.1 設計目標及策略
        5.1.1 設計目標
        5.1.2 設計策略
    5.2 設計結果
        5.2.1 CAS-W1-XXX薄翼型優(yōu)化結果
        5.2.2 CAS-W1-XXX厚翼型設計結果
        5.2.3 翼型氣動特性分析
        5.2.4 相對厚度45%以上翼型的流動分析與優(yōu)化結果
    5.3 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文、申請的專利及獲獎情況
致謝

【引證文獻】

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本文編號：2827254