運用延遲脫體渦模擬（delayed detached eddy simulation,DDES）技術(shù)對NREL S809三維翼型在潔凈空氣環(huán)境中和在不同直徑顆粒環(huán)境下進行了數(shù)值模擬,由此預(yù)測了風(fēng)沙環(huán)境下顆粒對翼型繞流分離的影響.研究結(jié)果表明:當(dāng)攻角為8°時,DDES捕捉到了翼型吸力面的渦脫落現(xiàn)象,并且顆粒的加入顯著地改變了翼型吸力面的渦脫規(guī)律,使得尾渦范圍擴大、耗散更快,然而隨著顆粒直徑的增大,尾渦也逐漸恢復(fù)到接近潔凈空氣時的狀態(tài);當(dāng)攻角較小（6°）時,翼型表面沒有發(fā)生流動分離,顆粒的加入對流場的影響很小;當(dāng)攻角較大（12°）時,顆粒對翼型繞流的影響也很小;不同攻角下顆粒對翼型升力系數(shù)有不同程度的影響.分析不同攻角下顆粒對翼型表面流動分離的影響規(guī)律表明:S809翼型繞流情況受顆粒影響最嚴(yán)重的攻角在7°～10°. 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)學(xué)報. 2020,46(04)北大核心

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計算域

升阻力系數(shù)數(shù)值計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的比較

當(dāng)攻角增大到8°時，S809翼型的吸力面會發(fā)生流動分離并在分離點后形成附著渦．由于攻角較小，雖發(fā)生了流動分離，但是流動狀態(tài)比較穩(wěn)定．從圖3b中可以看出，8°攻角潔凈空氣狀態(tài)下S809翼型吸力面處發(fā)生了流動分離，空氣繞流過翼型形成尾渦．當(dāng)顆粒直徑為10μm時，對比潔凈空氣，尾渦范圍變大，但是流動狀態(tài)還是比較穩(wěn)定，渦的脫落比較規(guī)律；當(dāng)顆粒直徑為20μm時，尾渦范圍繼續(xù)擴大，形成較大的分離泡．當(dāng)攻角為12°時，流動分離現(xiàn)象更強，且流動狀態(tài)極不穩(wěn)定．從圖3c可以看出此時流動狀態(tài)已經(jīng)表現(xiàn)出了極強的非定常性．潔凈空氣時，翼型吸力面發(fā)生了嚴(yán)重的流動分離，形成較大的尾渦，但是渦的結(jié)構(gòu)還是比較穩(wěn)定，在翼型尾緣后1.2倍弦長處才出現(xiàn)渦的破裂．隨著顆粒的加入，無法形成潔凈空氣時飽滿的渦結(jié)構(gòu)，脫落過程中不斷地有小渦從大渦中分離出來，當(dāng)顆粒直徑增大到150μm時，尾渦已經(jīng)與潔凈空氣時較為接近．這說明大攻角時，顆粒和氣相的相互作用十分復(fù)雜，沒有在小攻角時的明顯規(guī)律，這是因為大攻角時即使在潔凈空氣條件下，其流動狀態(tài)已經(jīng)較為復(fù)雜，并且還伴隨著很強的非定常特性．圖4為8°攻角、顆粒直徑為20μm工況下一個渦脫周期內(nèi)的渦量演變，圖中T1～T4表示一個渦脫周期中均分的4個時刻．可以看出該工況時翼型周圍的流動區(qū)別于其他工況，渦的脫落情況不再是其他工況下規(guī)律的脫落，體現(xiàn)出明顯的非定常特性．這種現(xiàn)象在大攻角條件時比較常見，體現(xiàn)了顆粒與氣相作用的復(fù)雜性．當(dāng)顆粒直徑增大到30μm時，可以看到尾渦已經(jīng)開始恢復(fù)，形成了規(guī)律且穩(wěn)定的渦脫過程，但尾渦的耗散仍比潔凈空氣時高；顆粒直徑繼續(xù)增大，可以看出隨著顆粒直徑的增大，尾渦逐漸恢復(fù)且范圍逐漸縮小，當(dāng)顆粒直徑為150μm時，尾渦的狀態(tài)已和潔凈空氣時無異．

【參考文獻】：
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