偏航角对风力机气动性能的影响

来源：农业工程学报杂志2015年第16期北京时间：

作者：石亚丽,左红梅,杨华,周捍珑,沈文忠,

摘要：偏航工况水平轴风力机存在典型的动态特性，为了提高动态载荷特性的预测精度，该文采用计算流体力学方法（computational fluid dynamics，CFD）研究了MEXICO（model experiments in controlled conditions）风轮在偏航角0、15°、30°、45°工况下的整机气动性能。数值模拟得到的叶片截面压力系数分布、载荷系数随方位角变化规律以及轴向入流时速度分布与试验测量值均吻合较好。当偏航角在30°以内时，采用CFD方法计算的轴向载荷系数的相对误差在±5%以内，切向载荷系数的相对误差在±15%以内；当偏航角达到45°时，轴向载荷系数的相对误差超过±15%，切向载荷系数的相对误差接近±30%，同时偏航运行时速度分布与试验测量相差较大。偏航运行时叶根处的翼型升阻力迟滞特性较叶尖处显著，但叶根处攻角变化范围小于叶尖处。采用动量叶素法进行风力机性能预测时必需充分考虑该特性。该研究为工程预测模型的建立和偏航工况风力机设计运行提供了参考。

关键词：风力机, 数值分析, 模型, 偏航角, 计算流体力学, 动态失速, 速度分布