为了更好地了解相对厚度对风力机翼型气动特性的影响,该文以NACA4412、NACA4415、NACA4418这3种不同厚度的翼型为研究对象,分析了翼型相对厚度对翼型升阻力系数、升阻比、流场和压力系数的影响。研究结果表明:在小攻角时,随着厚度的增大,翼型的升阻比逐渐减小;在大攻角时,NACA4415和NACA4418翼型仍能保持较高的升阻比,而NACA4412翼型升阻比较低;随着攻角的增大,3种翼型均出现气流分离并形成尾部涡,NACA4412翼型比NACA4415和NACA4418翼型的尾部涡分布范围大。研究结果为风力机叶片的设计以及优化提供了参考依据。

通过采用计算流体力学方法对不同相对厚度的椭圆翼型在低雷诺数范围下进行了数值模拟,研究了椭圆翼型在低雷诺数下的层流分离现象及流场结构.结果表明在低雷诺数下,薄椭圆翼型在小攻角时前缘出现层流分离泡是其具有高的升力系数及升阻比的原因,随厚度的增加,前缘层流分离泡逐渐消失,在后缘形成时均小泡.随着雷诺数升高,薄椭圆翼型时均分离泡都出现在前缘,但外形缩小,而在较低雷诺数下,薄椭圆翼型小攻角时没有发生转捩再附现象;同时层流分离泡的出现也对翼型后缘分离涡的尺寸和位置产生了重要影响.相对厚度和雷诺数通过影响椭圆翼型上表面层流分离泡的尺寸、位置以及后缘分离涡的形态结构,进而改变了气动特性.

为深入了解前缘污染对翼型气动性能的影响,基于Transition SST模型对NACA0012、NACA0015和NACA0018这3种不同厚度的翼型进行了数值模拟,得到了3种翼型的污染敏感位置,研究了前缘污染对不同厚度翼型气动性能及流动特征的影响。结果表明相对厚度的改变不会影响翼型的污染敏感位置,NACA00XX翼型前缘附近的污染敏感位置分别位于吸力面和压力面上的1%c,9%c处,且吸力面污染对翼型气动性能的影响远大于压力面;相对厚度大的翼型,前缘污染对其气动性能的影响愈加突出,提前失速导致NACA0015和NACA0018翼型在12°攻角下的升阻比下降率超过92%;前缘污染会引起污染位置附近涡团的产生,随着相对厚度的增大,污染位置附近的能量耗散愈发严重;进一步增加攻角后,污染对翼型气动性能的影响有所减弱。

文章通过数值模拟方法研究了不同相对厚度的前缘缝翼对S809翼型气动性能的影响,并揭示了前缘缝翼相对厚度对流动控制产生影响的机理。研究结果表明:在大攻角下,空气流经过前缘缝翼会在其尾部产生涡旋,尾缘涡旋的形成有助于抑制S809翼型流动分离,进而改善翼型绕流场;不同相对厚度的前缘缝翼产生尾缘涡旋不同的流动轨迹,对翼型的流动控制作用效果不同;相同条件下,前缘安装最大相对厚度为35%的前缘缝翼能够将S809翼型最大升力系数提升至1.25,失速攻角推迟至17.21°;安装最大相对厚度为14%的前缘缝翼,能够使S809翼型最大升力系数提升至1.53,并使翼型在攻角为20.16°时仍未发生失速。

针对翼型的相对厚度对翼型气动性能影响，以相对厚度分别为21％、25％、30％、35％6＊-JDU21、DU25、DU30、DU40四种翼型作为研究对象，采用网格划分软件Gambit对翼型流场划分网格，采用Fluentl4．0对翼型进行气动性能分析，研究了相对厚度对翼型气动特性的影响规律。研究表明，翼型的气动性能受翼型相对厚度的影响较大，翼型最大升阻比随翼型的相对厚度增大而减小，翼型的最大升力系数及失速攻角随相对厚度的增大而增大。研究结果对后续的风力机叶片的设计和叶片优化具有一定的参考价值和指导意义。