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NACA0012翼型的截面与升力阻力曲线图


NACA0012 翼型的截面与升力阻力曲线图
NACA0012 翼型是垂直轴风力机的优选翼型,这里根据美国网站提供的技术资料绘制了翼型截面图 与升力曲线图,还有根据技术书籍描绘的升力阻力曲线图,供大家参考。

NACA0012 翼型的截面图
由于 NACA0012 是对称翼型,在下图左侧数据表中仅列出了单边的数据,表中 c 是弦长(弦长为 1.00);x 是弦长坐标(单位是 x/c);y 是对应 x 位置的翼面与弦的距离(单位是 y/c)。

图 1 NACA0012 翼型数据与截面图

NACA0012 翼型的升力曲线图
图 2 是根据美国的技术资料数据绘制的 NACA0012 翼型的升力曲线图, 在这张图中有多根升力曲线,

显示了当雷诺数不同时翼型的最大升力系数与失速攻角都有较大的变化。

图 2 NACA0012 翼型升力系数曲线图

NACA0012 翼型的大攻角升力、阻力曲线图
图 3 是根据“21 世纪能源与动力工程类创新型应用人才培养规划教材“风力机空气动力学”” 一 书图 7.29 描绘的 NACA0012 翼型的大攻角升力、阻力曲线图,供大家参考。

图 3 NACA0012 翼型大攻角升力、阻力曲线图
该图显示了翼型攻角从-5 度到 180 度的升力与阻力系数的变化, 攻角在 0 度至 10 度升力系数随攻 角增大而增大,阻力系数很小;超过 12 度时升力系数下降,阻力系数上升;攻角到 40 度后升力与阻 力系数先是相同,然后阻力系数继续上升,升力系数下降。

NACA0012 翼型的升/阻比变化曲线
在图 3 中显示了翼型的升力与阻力随攻角的变化曲线,在实际应用中更关心的是在正常工作时的 阻力情况, 4 是根据 图 “风能技术” Tony Burton, (美 武鑫译) 一书图 3.100 描绘, 图中显示了 NACA0012 翼型在不同攻角时的升力/阻力系数比变化曲线。

图 3 NACA0012 翼型升/阻比变化曲线
可见在失速前有最大的升力/阻力系数比值,升力约为阻力的 50 多倍。当然这是一个光滑的翼型 在较高雷诺数时的状态,多数情况会比该比值低一些。

附:叶片雷诺数计算示例
从图 2 看到翼型的升力曲线受雷诺数影响较大,下面给出了叶片雷诺数的简单计算方法。 叶片的雷诺数可直接用公式 Re=(ρ /μ )(vl), 将有关数据代入计算即可。 ρ 与μ 随气温气压变化较大,但在固定的环境里气压变化较小、气温变化较大,我们选在标准大 气压下,气温为 0 度、10 度、20 度、30 度四种情况来计算。通过查阅相关手册,计算ρ /μ 的数值: 算得: 0 度时ρ /μ =75187 20 度时ρ /μ =66186 10 度时ρ /μ =70077 30 度时ρ /μ =48193

如果叶片宽度为 1m,叶片与空气的相对速度为 30m,代入 Re=ρ /μ (vl)计算得: 0 度时 Re=2255610 20 度时 Re=1985580 10 度时 Re=2102310 30 度时 Re=1445790

如果叶片宽度为 0.2m,叶片与空气的相对速度为 10m,代入 Re=ρ /μ (vl)计算得: 0 度时 Re=150374 20 度时 Re=132372 10 度时 Re=140154 30 度时 Re=96386

前面的翼型的升力曲线图未提供雷诺数在 160000 以下的数据,可能原数据主要围绕飞行器使用, 没有较小翼型低速运行时的数据。上述 0.2m 宽翼型、10m/s 速度的雷诺数均小于 160000,在该图上 就没有了。 由于许多翼型的雷诺数在低于 60000 后,升力明显下降,建议叶片宽度应在 0.1m 以上,较宽的翼 型才能有较高的运行效率,翼型的雷诺数能在 1000000 以上是比较理想的状态。 以上计算结果是表面光滑的叶片,如果叶片表面粗糙或有粘覆物雷诺数与计算结果会有差别。


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