基本介紹
- 中文名：非對稱翼型
- 外文名：asymmetric airfoil
- 定義：翼型上下表面非對稱
- 研究：風力機葉片、飛機機翼
- 一級學科：航空科技
- 二級學科：航空器
升力的產生,非對稱翼型安裝方式對風力機性能的影響,研究概述,結果,
升力的產生
對於固定翼的飛機，當它在空氣中以一定的速度飛行時，根據相對運動的原理，機翼相對於空氣的運動可以看作是機翼不動，而空氣氣流以一定的速度流過機翼。空氣的流動在日常生活中是看不見的，但低速氣流的流動卻與水流有較大的相似性。日常的生活經驗告訴我們，當水流以一個相對穩定的流量流過河床時，在河面較寬的地方流速慢，在河面較窄的地方流速快。流過機翼的氣流與河床中的流水類似，由於機翼一般是不對稱的，上表面比較凸，而下表面比較平，流過機翼上表面的氣流就類似於較窄地方的流水，流速較快，而流過機翼下表面的氣流正好相反，類似於較寬地方的流水，流速較上表面的氣流慢。根據流體力學的基本原理，流動慢的大氣壓強較大，而流動快的大氣壓強較小，這樣機翼下表面的壓強就比上表面的壓強高，換一句話說，就是大氣施加於機翼下表面的壓力(方向向上)比施加於機翼上表面的壓力(方向向下)大，二者的壓力差便形成了飛機的升力。
當飛機的機翼為對稱形狀，氣流沿著機翼對稱軸流動時，由於機翼兩個表面的形狀一樣，因而氣流速度一樣，所產生的壓力也一樣，此時機翼不產生升力。但是當對稱機翼以一定的傾斜角（稱為攻角或迎角）在空氣中運動時，就會出現與非對稱機翼類似的流動現象，使得上下表面的壓力不一致，從而也會產生升力。
非對稱翼型安裝方式對風力機性能的影響
研究概述
風能是無污染的清潔能源，是技術最成熟、最有開發利用前景的可再生能源。相對於水平軸風力機，垂直軸風力機可接受任何方向的來風，不需迎風轉向機構，而且簡單不扭曲的葉片加工簡單，成本低廉。因此垂直軸風力機已成為國內外學者研究的熱點。
垂直軸風力機葉片在一周的旋轉中攻角隨時變化，時正時負，時大時小，具體取決於尖速比的大小； 因此，升力型垂直軸風力機的翼型至今仍以對稱翼型為主( 如NACA0012、NACA0015、NACA0018等) ，但這種傳統的翼型適用於高速運行的風力機，卻並不能很好地滿足風力機低速運行的工作條件，且有不能“自啟動”的固有缺點。多年來人們探索解決這一問題的重要措施主要是採用變槳距葉片技術和有彎度的翼型； 變槳距技術結構過於複雜，一般不宜採用，而非對稱翼型則是更合適的選擇。Islam M等提出用於小功率垂直軸風力機的帶彎度、非對稱翼型，並對其氣動性能展開系統研究。申振華等研究發現，增加翼型彎度能明顯提高水平軸風力機的功率係數。
人們對各種非對稱翼型和部分對稱翼型的風力機進行了一系列對比計算，例如Islam M等將非對稱翼型NACA4415、NASA LS-0417、NASA NLF-0416、S1210、GOE420等與對稱翼型NACA0015在多個風速、多個雷諾數工況下進行對比研究，發現在所有工況下，除風力機自啟動能力有所改善外，非對稱翼型風力機的總體性能弱於對稱翼型。非對稱翼型比對稱翼型擁有更高的升阻比，但裝有非對稱翼型的H型風力機的性能反而更差，這可能與翼型安裝方式有關。 有關非對稱翼型安裝方式的討論，早在文獻中已提出，只是之後沒有更深入的研究和套用。
結果
相關研究以DU06-W-200非對稱翼型直葉片垂直軸風力機為研究對象，在風洞中對風力機模型進行一系列性能對比實驗，研究葉片在正裝和反裝兩種安裝方式下，不同安裝角、不同風速條件下的風力機氣動性能。實驗結果表明： 對於非對稱翼型，採用反裝安裝方式時風力機性能更好; 且存在一個最佳安裝角，使翼型反裝時性能更好； 安裝角為4°時，風速為8m/s時反裝狀態功率係數比正裝狀態高出22%，風速為9m/s時則高出24% 。
