基于高频PIV的偏航对风力机叶片尾迹膨胀和叶尖涡耗散影响

摘要：

为了揭示叶片尾迹结构随偏航角变化的响应特征,该文以直径为1.4 m的水平轴风力机为模型,利用高频PIV开展了尾迹流场特征的试验测试,探究了尾迹膨胀、叶尖涡耗散与来流风速、接入负载(即叶片转速)、偏航角度间的关联性和关联规律.研究结果揭示:不偏航时,随着发电机接入负载的增加,尾迹流动向风轮外侧膨胀的趋势变大,外流场与尾迹流场间的掺混效应加剧,从而导致叶尖涡耗散速率加快;偏航时,偏航行为会使尾迹流场向风轮内侧收缩,且收缩速率会随着偏航角的增加而变大,此时外侧流场与尾迹流场间的掺混效应减弱,从而导致叶尖涡扩散速率减小.测试结果同时揭示:在叶尖涡脱落的初始阶段,涡量值存在先增大后减小的规律性变化.同时,偏航状态下,叶片转速的增加会促使最大涡量值点提前出现,且提前出现的趋势会随偏航角的增大而加剧.该文以试验测试的方法揭示了叶片的尾迹膨胀和叶尖涡耗散特征,相关成果对于叶片尾迹结构组成和输运规律的深入探究具有较重要的参考价值.

关键词：风力机、计算机仿真、偏航角、叶片、尾迹膨胀、叶尖涡耗散、高频PIV

所属期刊栏目：35

分类号：TK83(风能、风力机械)

资助基金：国家自然科学基金项目51466012;内蒙古自治区高等学校青年科技英才支持计划NJYT-17-B24;内蒙古自治区高等学校科学技术研究项目NJZY18271、19270

在线出版日期：2019-07-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：57-62