多模型评估与定制高拱度翼型的实验验证：应用于风镜技术

《Wind》：Multi-Model Assessment and Experimental Validation of a Custom High-Camber Airfoil for Wind-Lens Technology Application

　　

摘要

在带有扩散器的风力涡轮机（DAWTs）中，需要使用在高雷诺数（Re）下运行的高拱度翼型，而这些翼型的层流分离泡（LSB）会显著增加空气动力预测的复杂性。目前尚无研究通过实验验证XFOIL、k-ω SST和γ-Re_θ模型在Re = 68,000（68k）、118,000（118k）和159,000（159k）条件下，针对定制的高拱度翼型的升力、阻力和弦向压力系数（Cp）测量结果。实验测量了升力、阻力和Cp的分布。γ-Re_θ模型表现优异，其升力最大绝对百分比误差为1.6–3.4%，偏差接近零，决定系数（R2）大于0.99。该模型能够准确捕捉到翼型中部的层流分离泡压力平台，上下表面的平均Cp百分比误差分别为8.1%和2.1%。k-ω SST模型在Re = 68k时升力预测偏高，高达+9.8%，而在Re = 159k时阻力预测偏低，低至66%。XFOIL模型在Re < 118k的过渡流条件下不可靠，但在Re = 159k时表现有所改善。实验数据集和经过验证的过渡敏感RANS方法为低雷诺数翼型和DAWT扩散器的设计提供了基础。未来的研究应扩展测量范围，包括Re < 50k和Re > 200k的情况，以及DAWT的系统级设计。