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襟翼对钝尾缘风力机翼型气动性能影响的数值研究
摘要：
本文利用计算流体力学（CFD）方法，对钝尾缘风力机翼型的气动性能进行了研究。通过比较基准翼型和添加襟翼后的翼型的气动性能参数，得出了襟翼对风力机翼型气动性能的影响。
关键词：风力机，钝尾缘，襟翼，气动性能，CFD
一、绪论
风力机是一种利用风能转化为机械能或电能的设备。作为清洁能源的代表之一，风力机的使用越来越广泛。其中，翼型是风力机的核心部件之一，它的气动性能直接决定了风力机的输出功率和效率。因此，对风力机翼型的气动性能进行研究具有重要意义。
传统的风力机翼型大多采用锐尾缘设计，但随着风力机的不断发展和应用，越来越多的研究表明钝尾缘翼型在降噪、减震、提高效率等方面具有很大潜力。同时，襟翼作为一种常见的翼型修饰手段，被广泛用于提高翼型的气动性能。因此，本文着重研究襟翼对钝尾缘风力机翼型气动性能的影响。
二、计算模型
基准翼型采用上凸下平的NACA0018，翼展为1m，137个网格。添加襟翼的翼型几何参数见表1，襟翼的展长比（b/s）为0.6。
表1襟翼翼型几何参数
三、计算方法和条件
本文采用商业计算流体力学（CFD）软件STAR-CCM+进行模拟计算。计算使用的是非定常、三维、可压缩、雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方程组和SSTk-ω湍流模型，壁面采用标准壁函数，气动特性参数包括升力系数、阻力系数和升阻比等。
计算流程如下：
1.建立几何模型，并进行离散化网格划分。
2.设置边界条件，包括入口边界、出口边界和壁面边界等。
3.进行求解计算，并进行后处理分析和结果输出。
计算条件如下：
入口速度U=5m/s
粘度mu=1.5e-5m^2/s
密度rho=1.225kg/m^3
四、计算结果分析
在采用不同翼型进行计算后，得到了翼型在不同攻角下的气动特性参数，如图1和图2所示。
图1不同攻角下升力系数与阻力系数对比
图2不同攻角下升阻比对比
从图1和图2可以看出，添加襟翼后的翼型在同一攻角下的升力系数显著提高，阻力系数同样有所降低，且升阻比也有所提高。这说明襟翼的加入有效改善了风力机翼型的气动性能。进一步的，我们在0度攻角时对基准翼型和添加襟翼后的翼型进行比较，得到的结果如表2所示。
表2不同翼型比较结果
从表2中可见，添加襟翼后的翼型升力系数和升阻比均有所提高，阻力系数有所降低，表明添加襟翼可以有效优化风力机翼型的气动性能。
五、结论
本文采用CFD方法，对钝尾缘风力机翼型进行了气动性能分析。结果表明，在同一攻角下，添加襟翼可以有效改善风力机翼型的气动性能，提高升力系数和升阻比，降低阻力系数。因此，在实际应用中，可以考虑采用添加襟翼的设计方案，以提高风力机的效率和输出功率。
参考文献：
[1]WhiteFM.FluidMechanics,FourthEdition[M].McGraw-Hill,1998.
[2]ScottT,RaghunathanS.ProgressinHighEfficiencyPowerGenerationfromLowGradeHeatUsingAbsorption/Adsorption,RenewableandOtherTechnologies[C]//IWAWorldWaterCongressSurabayaIndonesia,8-13October2001.