摘要：随着能源利用与环境保护之间的矛盾越来越突出，人们对于风能一类的新兴可再生能源的需求也越来越强烈，新能源产业近年来得到了长足发展。用来捕获风能的风力机基础部件是风力机叶片，风力机叶片的设计也逐渐从只追求功率系数的单一目标向多目标转换。而随着人们对生活品质的要求提升，对环境舒适度的要求提升，风力机转动时叶片所产生的空气动力学噪声也越来越被更多的人所关注，降噪成为风力机叶片设计中不可或缺的设计目标之一。许多研究人员也研究了许多降噪方案，其中就包括叶片填充多孔介质材料来实现降噪。如何在叶片上合理布置降噪附件需要深入研究。

本文的重点研究内容:风力机翼型尾缘采用多孔材料有助于降低边界层流动带来的气动噪声，但是采用该类尾缘可能带来的气动性能变化需要进行详细的评估。现有文献关于风力机翼型尾缘内填充多孔材料的研究相对较少。为此，本文通过在计算软件ICEM里建立了多孔介质中湍流流动的二维模型的网格，并在流体计算软件Fluent中完成了仿真计算。以NACA0012为研究对象，对风力机在翼型尾缘不同区域填充多孔介质材料的翼型进行数值模拟，其中包含实体翼型、翼型尾翼弦长0.85~0.93处填充多孔介质材料的翼型和翼型尾翼弦长0.85~1处填充多孔介质材料的翼型。对比这三种情况下翼型的速度场情况和压力场情况以及翼型的升阻比特性，分析多孔介质材料对翼型的速度场和压力场产生的影响，并对翼型尾缘填充多孔介质材料的降噪机理进行分析，以及对翼型填充多孔介质对升阻比的影响进行分析。

研究结果表明，多孔介质翼型能够有效地抑制翼型尾部附近的压力波动，从而具有潜在的降噪的可行性。多孔介质区域的占比变多会降低翼型的气动性能，所以建议在气动性能可接受的范围内有效地降低叶片的噪声。

关键词：多孔介质；升力特性；流场仿真；气动噪声

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1国内外风电发展现状-1

1.2翼型填充多孔介质材料研究现状-2

1.2.1研究翼型填充多孔介质材料的目的-2

1.2.2翼型填充多孔介质材料对翼型流场的影响-3

1.3研究方法-5

1.4研究内容-6

2 翼型流场研究理论基础-9

2.1 翼型外流场理论模型-9

2.2翼型尾翼多孔介质区域理论模型-10

2.2.1 Darcy定律-10

2.2.2 Darcy修正定律-11

2.3 小结-11

3 翼型流场区域数值模拟-13

3.1计算工具的选取-13

3.2翼型流场网格建立-13

3.3翼型流场参数设置-16

3.3.1 湍流模型-16

3.3.2 求解算法-17

3.3.2 流场与多孔区域参数设置-17

3.4 小结-18

4 尾翼填充多孔介质翼型对比分析-19

4.1实体翼型和两种多孔尾翼的翼型流场分析-19

4.2实体翼型和两种多孔尾翼的翼型气动性能对比-27

4.3小结-30

5 结论以及展望-31

5.1结论-31

5.2展望-31

致谢-33

参考文献：-34