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叶尖小翼对风力机叶片气动性能影响的数值研究
叶尖小翼对风力机叶片气动性能影响的数值研究
摘要：
风力发电作为一种清洁能源的重要形式，受到广泛的关注。而风力机的叶片设计对于发电效率的提高至关重要。本文通过数值模拟的方法，研究了叶尖小翼对风力机叶片气动性能的影响。研究发现，叶尖小翼可以有效减小叶片端部的漩涡，提高叶片的气动效率。因此，在风力机叶片设计过程中加入叶尖小翼是一种有效的优化手段。
关键词：风力机，叶片，叶尖小翼，气动性能，数值模拟
1.引言
风力发电是一种可再生的清洁能源，其具有广阔的应用前景。风力机的叶片是将风能转化为机械能的关键部件，其设计对于风力发电机组的效率和性能至关重要。近年来，通过数值模拟方法对风力机叶片的气动性能进行研究已经成为一种主要手段，可以通过调整叶片的形状和参数，优化风力机的性能。
2.叶尖小翼的作用原理
叶尖小翼是指在叶片末端设计一个小翼片的结构。其作用原理主要包括两个方面：一方面，叶尖小翼可以改变叶片末端的气动流场结构，减小漩涡的产生和阻力的损失；另一方面，叶尖小翼可以提高叶片末端的升力系数，进而增大叶片的总升力。
3.叶尖小翼的数值模拟方法
为了研究叶尖小翼对风力机叶片气动性能的影响，本文采用计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟。首先，建立风力机叶片的三维数值模型，并对其进行网格划分。然后，采用雷诺平均Navier-Stokes方程和k-ɛ湍流模型对风力机叶片的气动性能进行模拟。最后，通过比较有无叶尖小翼的情况，分析叶尖小翼对风力机叶片气动性能的影响。
4.数值模拟结果与分析
通过数值模拟，得到了有无叶尖小翼情况下风力机叶片的气动性能数据。结果显示，在有叶尖小翼的情况下，风力机叶片的升力系数和效率得到了显著的提高。叶尖小翼可以改变叶片末端的流场结构，减小漩涡的产生；同时，叶尖小翼可以增大叶片末端的升力系数，提高整个叶片的升力。因此，加入叶尖小翼是提高风力机叶片气动性能的一种有效手段。
5.结论
本文通过数值模拟的方法研究了叶尖小翼对风力机叶片气动性能的影响。研究结果表明，叶尖小翼可以有效减小叶片末端的漩涡，提高叶片的气动效率。因此，在风力机叶片设计过程中加入叶尖小翼是一种有效的优化手段。未来的研究可以进一步优化叶尖小翼的形状和参数，并结合实验验证，进一步提高风力机叶片的气动性能。
参考文献：
[1]Yan,L.,&Wang,Y.Effectoftipwingletonperformanceofwindturbineblade.AppliedMechanicsandMaterials,2015,739:724-729.
[2]Arroyo,R.,&Sørensen,J.N.Large-eddysimulationofwindturbinewakedynamicsinthestableboundarylayerusingtheactuatorlinetechnique.WindEnergy,2009,12(6):597-615.
[3]Ma,Z.,Zeng,R.,&Xiao,B.Effectsoftipchordlengthontheaerodynamicperformanceofwindturbineblad.In:ProceedingsoftheASMETurboExpo2015.Montreal,Canada:ASMETurboExpo,2015.
Abstract:
Asanimportantformofcleanenergy,windpowerhasattractedwidespreadattention.Thedesignofwindturbinebladesiscrucialforimprovingpowergenerationefficiency.Inthispaper,thenumericalsimulationmethodisusedtoinvestigatetheinfluenceoftipwingletsontheaerodynamicperformanceofwindturbineblades.Theresearchshowsthattipwingletscaneffectivelyreducevortexatthebladetipsandimprovetheaerodynamicefficiencyoftheblades.Therefore,incorporatingtipwingletsinthedesignofwindturbinebladesisaneffectivemeansofoptimization.
Keywords:windturbine,blades,tipwinglet,aerodynamicperformance,numericalsimulat