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涡流发生器抑制边界层分离的原理分析目录TOC\o"1-3"\h\u1041.1边界层基本概念 [16]。过渡的发生直接影响边界层中流体的运动状态。在实际应用中，有时需要诱导转变的发生，有时需要抑制转变的发生。在风力机的叶片上安装涡流发生器，是为了尽快诱导层流边界层转变为湍流边界层，利用湍流边界层强大的抗分离能力，抑制或延缓边界层的分离，为了提高风力机的气动性能，达到增加阻力的效果。1.3边界层的分离当流体流经风扇翼型的外表面时，机翼受到其自身形状和外部因素的影响，导致边界层表面上的速度和压力始终变化。根据流体势能理论，在图1.3所示的位置MM'段之前，压力逐渐减小（即），由于流体流动段逐渐减小且流速逐渐增大，此时存在正向压力梯度。在MM'段之后，由于流体流动段逐渐膨胀，流速逐渐减小，因此压力不断增加（即），此时存在反向压力梯度。所以M'点必须是速度最高、压力最低的位置。由于边界层中流体在垂直方向上的压力等于边界层外边界对应点处的压力，因此翼面沿主流方向的压力变化规律与主流相同。在MM'之前，流体所在的区域是加速减压区，流体颗粒也在摩擦的影响下受到前压区的压力推动，但由于摩擦的影响，流体速度并没有增加多少。在m'段之后，流体颗粒进入减速和加压区，并且流体的力发生变化。流体颗粒受到摩擦和反向压力区中的压力差的阻碍，并且这种阻碍的强度与流体与壁之间的距离成反比。在这种摩擦力和反向压力区的压力差的阻碍下，壁附近的速度急剧下降，直到在s'处壁附近的流速变为0，相应的流体颗粒停滞。同时，S点后边界层底部的气流在反向压力区的摩擦力和反向压力区的压力差的阻碍下开始由后向前回流，回流的空气与下游气流相遇，导致边界层中的气流积聚并卷起并从机翼表面脱落。在主流的作用下脱离的气流会产生大量的涡流。涡旋的出现会直接导致边界层与机翼上表面的分离。这种现象称为边界层的分离，S点即分离点。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布置在风力机叶片表面上的具有固定位置参数的扰流器。如图1.4所示，扰流板与流入物相互作用，吸力侧和压力侧将形成在扰流板的两侧。在大气压力的作用下，它会在扰流板周围，尤其是尾部会产生强烈的翼尖涡流。从以上分析可以看出，边界层分离的根本原因是扇形翼面附近流体动能的衰减，在涡发生器周围产生的翼尖涡，其中包含的流体微簇的剧烈运动可以增加流体在壁表面上的速度，从而增加流体的动能。因此，分离点被推回，并且减小了压力差阻力。涡流发生器产生的翼尖涡流将边界层外的高能流体夹带进入边界层，使机翼吸力面的层状边界层预先转变为湍流

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