凹坑对风力机翼型气动性能的影响＊

王艳芬 陆华伟 郭 爽 王 龙 辛建池

（1.大连海事大学 船舶与海洋工程学院；2.大连理工大学 能源与动力学院）

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风能作为世界上重要的可再生能源之一，使得风力机发电受到越来越多的重视，叶片是风力发电系统的主要部件，其气动性能的好坏直接影响风力机发电效率的高低。研究翼型的减阻增升措施对提高翼型气动性能、增加风力及风能利用系数具有重要意义，进而获得较好的风能发电效率[1]。

风力机翼型常见的减阻方法分为主动控制技术和被动控制技术，主动控制主要包括等离子体激励[2]、附面层抽吸[3]、翼型表面吹吸气[4]等技术，被动控制包括涡流发生器[5]、前尾缘襟翼[6,7]、吸力面翼刀[8]等。凹坑作为非光画表面被动控制技术在压气机以及涡轮叶栅上的研究相对较多，目前很少有文献研究凹坑对风力机叶片气动性能的影响。现有文献中最早的关于凹坑表面的研究是Bearman和Harvey[9]在1976年对高尔夫球气动性能进行的研究，发现凹坑使得高尔夫球的阻力较光滑表面降低50%，而且在一定的雷诺数范围内均能保持较低的阻力系数。并指出凹坑内部应存在分离涡，这能够提高边界层的动能水平，进而使得边界层的转捩位置提前，提高了边界层抵抗流动分离的能力，降低了球在飞行过程中所受到的压差阻力。Rubiat Mustak[10]等通过实验验证了凹坑表面对于翼型的作用效果。研究表明，对于工作在低雷诺数下的机翼翼型，布置在机翼上表面的凹坑内部能够产生分离涡，在分离涡的作用下，边界层转捩位置会提前，边界层分离被延迟。……