【摘 要】
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风能转化率偏低是阻碍垂直轴风力机（VAWT）市场化发展的重要原因.尾缘襟翼的提出能够改变叶片表面的流场结构,从而提高垂直轴风力机的气动性能.目前关于不同翼型垂直轴风力机的气动性能随尾缘襟翼的变化规律尚不明确.基于计算流体动力学（CFD）方法,采用转捩切应力运输（SST）湍流模型,对3种不同分离式尾缘襟翼的翼型（NACA0018、NACA0021和NACA0024）叶片的H型垂直轴风力机气动性能进行
【机 构】
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上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（42076210,51879160,52088102）； 上海市科委重大研究计划（2019-01-07-00-02-E00066）； 湖南省自然科学基金项目（2021JJ50027）； 湖南省教育厅科学研究项目（21A0103）；
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风能转化率偏低是阻碍垂直轴风力机（VAWT）市场化发展的重要原因.尾缘襟翼的提出能够改变叶片表面的流场结构,从而提高垂直轴风力机的气动性能.目前关于不同翼型垂直轴风力机的气动性能随尾缘襟翼的变化规律尚不明确.基于计算流体动力学（CFD）方法,采用转捩切应力运输（SST）湍流模型,对3种不同分离式尾缘襟翼的翼型（NACA0018、NACA0021和NACA0024）叶片的H型垂直轴风力机气动性能进行数值研究.验证算例与已有的实验结果对比,结果吻合较好,证实本方法的可靠性.进一步考虑3种基础翼型与5组襟翼偏转角（-16°、-8°、0°、8°、16°）参数探究垂直轴风力机的气动性能差异,分析其内在机理.研究结果表明:逆风区正向襟翼偏转角可以有效提高叶片的弯矩系数,顺风区负向襟翼偏转角对叶片的弯矩系数产生有利影响.在负向襟翼偏转角下,风能利用率受偏转影响的程度与翼型厚度呈正相关;在正向襟翼偏转角下,风能利用率受偏转影响的程度与翼型厚度呈负相关.研究成果可以为垂直轴风力机尾缘襟翼的应用提供有效参考.
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