不同材质风力机叶片绕流流场特征变化PIV实验研究

doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-1107

太阳能学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (2): 140-145.DOI: 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-1107

不同材质风力机叶片绕流流场特征变化PIV实验研究

姚慧龙¹, 张立茹^1~3, 张嘉奇¹, 高伟¹, 汪建文^1~3

1.内蒙古工业大学能源与动力工程学院,呼和浩特 010051;
2.风能太阳能利用技术教育部重点实验室,呼和浩特 010051;
3.内蒙古自治区风能太阳能利用机理及优化重点实验室,呼和浩特 010051

收稿日期:2021-09-13 出版日期:2023-02-28 发布日期:2023-08-28
通讯作者: 张立茹（1975—）,女,博士、教授,主要从事风能利用方面的研究。zlr@imut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金（52066013）; 内蒙古自然科学基金（2020MS05067）

PIV EXPERIMENTAL RESEARCH ON CHARACTERISTIC CHANGE OF FLOW FIELD AROUND WIND TURBINE BLADES WITH DIFFERENT MATERIALS

Yao Huilong¹, Zhang Liru^1~3, Zhang Jiaqi¹, Gao Wei¹, Wang Jianwen^1~3

1. College of Energy and Power Engineer, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China;
2. Key Laboratory of Wind and Solar Energy Utilization Technology Ministry of Education, Hohhot 010051, China;
3. Wind Energy and Solar Utilization Mechanism and Optimization Key Laboratory of Inner Mongolia Autonomous Region, Hohhot 010051, China

Received:2021-09-13 Online:2023-02-28 Published:2023-08-28

摘要/Abstract

摘要： 考虑风力机叶片变形对绕流流场的影响,通过粒子图像测速（PIV）方法,采集两副翼型相同、材质分别玻璃聚酯（叶片Ⅰ）和玻璃聚醋内部填充泡沫（叶片Ⅱ）的水平轴风力机叶片绕流流场信息,对不同测试截面处流场数据进行分析。研究结果表明：相比于叶片Ⅰ,相同工况下,叶片Ⅱ的总体涡量、回流区的面积和时均速度更大,轴向雷诺应力更小;随着相对轴向距离的增加,时均速度在相对高度方向波动减小,材质对轴向雷诺应力影响逐渐减弱。实验工况下,叶片材质对绕流流场特征的影响大于叶尖速比对其的影响,并沿径向方向有增大的趋势。

关键词: 风力机, 叶片, 材质, 绕流流场特征, 粒子图像测速

Abstract: Considering the effect of the deformation of wind turbine blades on the surrounding flow field, the particle image velocimetry （PIV） method is used to collect the surrounding flow field information of two horizontal axis wind turbine blades with the same material but different aileron shapes, namely glass polyester（blade Ⅰ） and glass polyester filled with foam（blade Ⅱ）, so as to analyze the flow field data at different test sections. The research results show that compared with blades Ⅰ, the average vorticity, the area of the recirculation zone and the time-averaged velocity of the blade Ⅱ are larger, and the axial Reynolds stress is smaller under the same working conditions. With the increase of the relative axial distance, the fluctuation of the time-averaged velocity in the relative height direction decreases, and the influence of the material on the axial Reynolds stress gradually weakens. Under the test conditions, the influence of the blade material on the characteristics of the surrounding flow field is greater than the influence of the tip speed ratio on it, and it has a tendency to increase in the radial direction.

Key words: wind turbines, blades, material, characteristics of flow field around flow, PIV

中图分类号:

TK83

姚慧龙, 张立茹, 张嘉奇, 高伟, 汪建文. 不同材质风力机叶片绕流流场特征变化PIV实验研究[J]. 太阳能学报, 2023, 44(2): 140-145.

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