基于尾缘分离模型的风力机独立变桨性能优化

来源：动力工程学报杂志2016年第9期北京时间：

作者：张蕴宁, 叶舟, 李春,

摘要：为准确研究风力机高风速非定常气动特性，以NREL Phase VI实验叶片为算例，考虑三维旋转效应和尾缘流动分离现象，建立了Du-Selig三维失速延迟模型与Kirchhoff-Helmholz尾缘分离预估模型耦合的三维尾缘分离预估模型，并与升力面自由涡尾迹法结合，分析了叶片升力面弦向不同涡格数对模拟准确性的影响；基于尾缘分离因子的周向分布规律，通过独立变桨引入风轮旋转半周期的正弦波桨距角增量，抵消相对来流速度变化引起的攻角增大，以优化风力机气动性能。结果表明：升力面弦向采用2涡格的三维尾缘分离预估模型来模拟叶片法向力系数和弦向力系数最为精确；在每个旋转周期内，叶片尾缘分离因子在180°~360°方位角内较大，且在270°达到最大；经独立变桨后，尾缘分离因子得到减小，减小幅度与变桨幅值成正比，且变桨幅值为5°时，叶片主轴扭矩和挥舞力矩达到最佳优化效果。

关键词：水平轴风力机,自由涡尾迹,尾缘分离,失速延迟,独立变桨,