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[16]。转捩的发生对边界层内流体的运动状态有直接的影响，在实际应用中，有时候需要诱导转捩的发生，有时需要抑制转捩的发生。在风力机叶片上安装涡流发生器就是要诱导层流边界层尽快转捩成紊流边界层，利用紊流边界层较强的抗分离能力抑制或延缓边界层分离，以此提高风力机的气动性能，达到增升减阻的效果。1.3边界层的分离流体流过风机机翼型外表面时，受到机翼外形与外界因素的影响在边界层外表面上的速度和压强都不是固定值。根据流体势能理论，在图1.3所示的位置MM'断面以前，由于流体流动截面逐渐减小，流速逐渐增加，因而压强逐渐减小（即），此时存在顺压梯度。在MM'断面之后，由于流体流动截面逐渐扩大，流速逐渐减小，因而压强不断增加（即），此时存在逆压梯度。所以M'点处必然是速度最大和压强最小的位置。由于边界层内沿物面法线方向各点压力不变，且等于主流压力，所以机翼表面沿主流流动方向的压力变化规律与主流相同。在MM'前，流体所在区域为加速减压区域，流体质点不仅受到摩擦力的影响还受到顺压区压力的推动，但由于摩擦力的影响，流体速度增加不多；MM'断面之后，流体质点进入减速增压区，流体的受力情况发生了变化，流体质点不仅受到摩擦力的阻碍作用还受到逆压区压差的阻碍，且这种阻碍作用的强弱与流体离壁面的距离成反比。在这两个力的阻碍下，靠近壁面的速度急剧下降，直到SS'处靠近壁面处的流速变为0，相应的流体质点便停滞不前。与此同时，S点以后边界层底层的气流在逆压区两个力的阻碍下开始从后往前倒流，倒流而上的空气与顺流而下的气流相遇，使边界层内气流堆积卷起进而脱落翼面，在主流的作用下脱离的气流将产生大量的漩涡。漩涡的出现将直接导致边界层与机翼上表面的分离，这种现象就称作为边界层的分离，S点就是分离点。从上述分离过程可知，边界层气流分离产生的根本原因是逆压梯度的出现与空气的黏性。湍流边界层内流体流速在各层之间差别较小，层内流体平均动量较大，在逆压梯度段向前推进能力较强，因此，在相同逆压梯度的情况下，湍流边界层不容易发生流动分离。也就是说，湍流边界层的分离点相较于层流靠后点。图1.3翼型表面边界层分离的形成和演化1.4涡流发生器的基本原理涡流发生器是以一固定安装角垂直布置在风力机叶片表面的扰流器。如图1.4所示，该扰流器与来流相互作用，在扰流器两侧会形成吸力侧与压力侧，在大气压强的作用下，会在扰流器周围产生较强的翼尖涡。由上述分析可知，边界层分离的根本原因是壁面附近流体动能的衰减，而湍流边界层中的流体微团的剧烈运动可以增加壁面表面流体的动能，从而将分离点向后推延，减小压差阻力。涡流发生器产生的翼尖涡会把边界层外高能量的流体夹带入边界层内，提高边界层内气流的动量与能量，使翼型上表面的层流边界层

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