叶片翼型的气动特性数值模拟研究

　　摘　要：风力机翼型作为叶片外形设计的基础，对叶片的空气动力特性、质量以及整个风力机捕获风能的利用率有重要的影响。针对NACA0012 翼型利用Gambit 建立二维数值计算模型，指定边界条件类型并划分网格，然后利用Fluent 软件进行性能数值分析计算，得出翼型性能参数，并对其进行分析研究。为风光能源复合发电装置项目中垂直轴风机叶片翼型的选型和设计提供了重要方法和基础依据。
　　引言
　　风能是一种清洁且储量非常丰富的可再生资源。目前，风能的利用主要以风力发电为主，提高风力发电的效率，降低风力发电的成本，是能否有效利用风能的一个关键所在。叶轮是风力发电机捕捉风能的核心部件，叶片翼型的气动性能直接影响着风力机风能的利用效率。因此，研究风轮叶片翼型的气动性能是研究叶片性能的基础。本项研究的目的，是为承担的天津市重点基础研究项目《风光能源复合发电装置的研制及应用》（中国发明专利ZL2007100568289），其中垂直轴风能结构的叶片翼型选型，提供动力学模型选型方法和评价依据。
　　1. 翼型介绍
　　风力机叶片翼型设计理论是决定风力机功率特性和气动特性的根本因素，一直是风电行业以及航空行业学者们研究的热点。现有翼型的表达都是通过离散的点来实现的，并不存在函数的具体表达形式，新翼型的设计也是基于原有的翼型坐标，对其进行调整，以获得性能更为优越的翼型。
　　本文借鉴已有工作对称翼型对于小型垂直轴风机效率的有益影响，选择NACA0012（传统航天翼型）对称翼型，在gambit（建立几何网格的流体力学前置处理器）软件中对翼型进行建模，及在fluent（流体力学计算求解器）软件中进行数值模拟计算。NACA0012 翼型的二维翼型图如图所示：