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摘 要：采用CFD 軟件對尾緣加厚處理的3 個相對厚度分別為40%、35%、30% 的翼型進行數值模擬，CFD 計算結果與實驗數據進行對比，確認數值計算結果的可行性的基礎上，分析尾緣加厚對翼型氣動特性的影響，結果顯示：翼型尾緣加厚后阻力系數和阻力系數在線性段隨著尾緣厚度的增加而增加，尾緣加厚以后翼型更不容易失速。將尾緣加厚處理的翼型應用于風電葉片上，增加了葉片的Cp 和發電量，為5 兆瓦以上機組葉片的優化設計提供參考。
引言
隨著風電技術的發展，風電設備制造能力快速提高，風電設備正朝著特性化和大型化方向發展，2 ～ 3 兆瓦風電機組已是市場主流產品，5 兆瓦及以上的大型風電機組也開始應用，7 ～ 10 兆瓦的風電機組正在研制，風電的開發也開始從陸地逐步擴展到海上。但陸上要加快風能資源較豐富內陸地區的風能資源開發，因地制宜開發建設中小型風電項目，擴大風能資源的開發利用范圍。“十二五”規劃明確指出要研究耐低溫、防沙塵、抗災害性大風、防鹽霧及適合高原地區等各類適合我國環境特點的風電機組整體結構設計技術、安全與先進控制設計優化技術、高性能電氣部件設計技術等。同時，研究超長葉片氣動外形、結構、材料與控制一體化的設計技術，研究超長葉片產業化技術等。
我國海上風資源豐富，開發海上風電葉片也是發展的必然。另外，高原地區的風資源也比較豐富，缺點是海拔高、空氣密度低、濕度大，這就要求葉片具有低空氣密度下不失速和抗結冰的特點，由于密度較低，風電機組必須通過采用更大的葉片和優化的設計捕獲更多的風能，從而提高發電效率。所以中國多樣的地域和氣候特征也給葉片的設計帶來不同要求，不同區域的風資源具有不同的特點。
隨著5 兆瓦以上機組以及高原型機組的開發，葉片總的發展趨勢是長度不斷增加，但是葉片加長后柔度增加會出現新的問題，比如氣彈、顫振及葉尖與塔筒的距離等，另外葉片的加長會帶來整機制造成本的增加。用什么方法能增加葉片的捕風能力又不至于使葉片長度增加太大成為目前葉片設計的主要目標。
本文對東方汽輪機有限公司三個翼型（DF-003-300-DU、DF-002-350-DU、DF-001-400-DU） 的尾緣進行加厚處理， 采用CFD（計算流體力學）商用軟件NUMECA，選用在工業流體動力學問題分析普遍采用的SA 湍流模型，數值研究了DF-003-300-DU、DF-002-350-DU、DF-001-400-DU 翼型的氣動特性，與實驗數據對比，確認了數值計算的可信度。在此基礎上，分析翼型尾緣厚度增加前后的氣動特性，分析了流動細節，并詳細地比較了尾緣厚度不同情況下流場的變化趨勢，分析尾緣加厚對翼型氣動特性的影響。
1. 研究模型及數值方法
1.1 幾何模型
葉片設計時，翼型厚度沿展向（從葉根到葉尖）逐漸降低。由于中葉展以上對風輪出力貢獻較大，翼型性能相對較好，而中葉展以內的翼型一般考慮結構的因素，相對厚度較大，氣動性能也相對較低。所以對葉尖附近的翼型優化的空間較小，而且葉尖附近的翼型性能提高的同時，風輪載荷增加相對較大，目前增加葉片捕風能力的主要方法是增大葉根附近翼型的相對厚度及尾緣厚度，以承受更大的載荷和增加葉片出力。DF-003-300-DU、DF-002-350-DU、DF-001-400-DU，相對厚度分別為30%、35%、40%，屬于厚度較大的翼型，用于葉片50% 長度以內，本文對上述3 個翼型分別進行尾緣厚度加厚處理，每種翼型加厚3 種尺度，得到的幾何外形如圖1 所示，其中翼型名稱后的數字代表尾緣厚度，單位是mm。
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