针对我国广西北部湾海域探索性发展海上风电的现状,结合其海域风速特点.利用Profili软件获取翼型NACA4412和S1010数据,通过ICEM对这两种翼型进行结构化网格划分,利用计算流体力学软件Fluent对这两种翼型的空气动力特性进行了数值模拟分析,研究了两种翼形在不同工况下的升阻特性,分析了风速和攻角对其气动性能的影响规律.

为了提高水平轴潮流能水轮机叶片翼型空化性能,提出一种基于粒子群算法(PSO)的翼型性能多目标优化方法,主要针对较大攻角下翼型表面压力系数最小值;同时为保证翼型水动力性能,以翼型压力系数最小值及升力系数等建立多目标优化函数.通过程序调用XFoil对优化翼型水动力性能进行过程分析,替代计算流体动力学(CFD)分析,节省优化时间.采用此方法对NACA63-815翼型进行优化并采用CFD方法重点研究2个攻角工况下优化翼型与原翼型在3个空化数(1.0、1.5和2.0)下的空泡分布对比.结果表明,优化翼型在6.8°和10.8°攻角下压力系数最小值分别提升了17.0%和45.8%,最大升阻比提高了6.0%和61.1%.翼型的空化初生及全空化性能均得到明显提升,水动力性能也得到了提升,验证了此优化方法的可行性.

利用海流发电装置原位地捕获能量将成为实现海底观测仪器长期供电的一种新方式。对海流发电装置翼型前缘及后缘进行结构改进并利用FLUENT软件和k-ω SST两方程湍流模型对翼型绕流问题进行求解结果表明前缘半径适当增大最大升阻比增大失速攻角将变大;而采用对称增加后缘厚度的方法升力系数随厚度增大略有提升但阻力系数亦同时增大。

为了研究垂直轴风力机的叶片气动性能利用流固耦合法模拟了垂直轴风力机在实际工况下的气动载荷分析模拟结果表明由于翼型后部较薄受到的变形应力最大.为了避免因叶片变形而引起风力机整体气动性能下降提出了通过加大翼型后部厚度的方案来提高叶片的强度并通过数值模拟对改进后的翼型做了气动性能分析得出了适当的增加翼型后部厚度并不会对翼型气动性能造成太大的影响验证了此方案的有效性.这些研究结论为今后垂直轴风力机的设计制造提供了一定的参考依据.