葉片翼型的氣動特性數值模擬研究

　　摘　要：風力機翼型作為葉片外形設計的基礎，對葉片的空氣動力特性、質量以及整個風力機捕獲風能的利用率有重要的影響。針對NACA0012 翼型利用Gambit 建立二維數值計算模型，指定邊界條件類型并劃分網格，然后利用Fluent 軟件進行性能數值分析計算，得出翼型性能參數，并對其進行分析研究。為風光能源復合發電裝置項目中垂直軸風機葉片翼型的選型和設計提供了重要方法和基礎依據。
　　引言
　　風能是一種清潔且儲量非常豐富的可再生資源。目前，風能的利用主要以風力發電為主，提高風力發電的效率，降低風力發電的成本，是能否有效利用風能的一個關鍵所在。葉輪是風力發電機捕捉風能的核心部件，葉片翼型的氣動性能直接影響著風力機風能的利用效率。因此，研究風輪葉片翼型的氣動性能是研究葉片性能的基礎。本項研究的目的，是為承擔的天津市重點基礎研究項目《風光能源復合發電裝置的研制及應用》（中國發明專利ZL2007100568289），其中垂直軸風能結構的葉片翼型選型，提供動力學模型選型方法和評價依據。
　　1. 翼型介紹
　　風力機葉片翼型設計理論是決定風力機功率特性和氣動特性的根本因素，一直是風電行業以及航空行業學者們研究的熱點。現有翼型的表達都是通過離散的點來實現的，并不存在函數的具體表達形式，新翼型的設計也是基于原有的翼型坐標，對其進行調整，以獲得性能更為優越的翼型。
　　本文借鑒已有工作對稱翼型對于小型垂直軸風機效率的有益影響，選擇NACA0012（傳統航天翼型）對稱翼型，在gambit（建立幾何網格的流體力學前置處理器）軟件中對翼型進行建模，及在fluent（流體力學計算求解器）軟件中進行數值模擬計算。NACA0012 翼型的二維翼型圖如圖所示：