风力机翼型动态失速等离子体流动控制数值研究

针对动态失速引起的风力机翼型气动性能恶化的问题,本文基于动网格和滑移网格技术,开展了大涡模拟数值计算研究,探索了非定常脉冲等离子体的动态流动控制机理.结果表明,等离子体气动激励能够有效控制翼型动态失速,改善平均和瞬态气动力,减小力矩负峰值和迟滞环面积.压力分布在等离子体施加范围内出现了负压"凸起",上翼面吸力峰值明显增大.脉冲频率和占空比这两个非定常控制参数对流动控制影响显著,无因次脉冲频率为1.5时等离子体控制效果较好,占空比为0.8时即可接近连续工作模式下的气动收益.翼型深失速状态,等离子体促使流动分离位置明显向后缘移动,抵抗了大尺度动态失速涡的发生,分离涡结构破碎耗散、重新附着,涡流影响范围减小;浅失速状态,等离子体激励具有较强的剪切层操纵能力,诱导了翼型边界层提前转捩,促进了与主流的动量掺混.等离子体气动激励诱导出前缘附近贴体翼面"涡簇",起到了虚拟气动外形的作用.不同尺度、频域的动态涡结构与等离子体气动激励的非线性、强耦合作用导致了气动力/力矩的谐波振荡.