NACA0012翼型的截面與升力阻力曲線圖

NACA0012翼型是垂直軸風(fēng)力機的優(yōu)選翼型,，這里根據(jù)美國網(wǎng)站提供的技術(shù)資料繪制了翼型截面圖與升力曲線圖,，還有根據(jù)技術(shù)書籍描繪的升力阻力曲線圖，供大家參考,。

   NACA0012翼型的截面圖

由于NACA0012是對稱翼型,，在下圖左側(cè)數(shù)據(jù)表中僅列出了單邊的數(shù)據(jù)，表中c是弦長（弦長為1.00）,；x是弦長坐標(biāo)（單位是x/c）,；y是對應(yīng)x位置的翼面與弦的距離（單位是y/c）。

圖1  NACA0012翼型數(shù)據(jù)與截面圖

   NACA0012翼型的升力曲線圖

圖2是根據(jù)美國的技術(shù)資料數(shù)據(jù)繪制的NACA0012翼型的升力曲線圖,，在這張圖中有多根升力曲線,，顯示了當(dāng)雷諾數(shù)不同時翼型的最大升力系數(shù)與失速攻角都有較大的變化。

圖2  NACA0012翼型升力系數(shù)曲線圖

   NACA0012翼型的大攻角升力,、阻力曲線圖

圖3  NACA0012翼型全攻角升力,、阻力曲線圖

該圖顯示了翼型攻角從-5度到180度的升力與阻力系數(shù)的變化，攻角在0度至10度升力系數(shù)隨攻角增大而增大,，阻力系數(shù)很?。怀^12度時升力系數(shù)下降,，阻力系數(shù)上升,；攻角到40度后升力與阻力系數(shù)先是相同，然后阻力系數(shù)繼續(xù)上升,，升力系數(shù)下降,。

圖4  NACA0012翼型升/阻比變化曲線

可見在失速前有最大的升力/阻力系數(shù)比值,，升力約為阻力的50多倍。當(dāng)然這是一個光滑的翼型在較高雷諾數(shù)時的狀態(tài),，多數(shù)情況會比該比值低一些,。

以上介紹的幾種特性是所謂靜態(tài)曲線，也就是說,，氣流是平穩(wěn)的,，翼型攻角變化是緩慢的。如果氣流有湍流,、渦流,，翼型攻角變化快，特別是翼型攻角快速反復(fù)變化,，情況就復(fù)雜多了,，此時翼型的失速角會增大，當(dāng)翼型攻角增大進(jìn)入失速后攻角再減小時,，升力系數(shù)曲線不會沿原來曲線返回,，而是沿另一條系數(shù)較小的曲線返回。圖5是NACA0012翼型在動態(tài)失速時的升力系數(shù)曲線圖,，左圖是發(fā)生輕失速時的狀態(tài),，翼型攻角大于14度后升力系數(shù)下降，當(dāng)翼型攻角減小時，升力系數(shù)曲線沿下面的線返回,，該圖就是翼型攻角在5度至15度范圍反復(fù)變化的升力系數(shù)循環(huán)曲線,。

圖5右圖顯示的是深失速時的狀態(tài)，失速角大至24度,，升力系數(shù)曲線一直上升,，到24度才下降，并沿較低的系數(shù)線返回,，該圖就是翼型攻角在5度至25度范圍反復(fù)變化的升力系數(shù)循環(huán)曲線,。注意：這些曲線僅顯示在攻角反復(fù)變化范圍的循環(huán)曲線，并沒有表現(xiàn)攻角從0開始的曲線,。

圖5 NACA0012翼型動態(tài)失速時的升力系數(shù)曲線圖

圖5的曲線僅作參考,，動態(tài)失速產(chǎn)生原因很復(fù)雜，隨不同的風(fēng)速,、雷諾數(shù)等的變化而變化,，而且與翼型攻角變化的范圍也有關(guān)系，例如攻角上升到16度返回,，到8度又上升,，其循環(huán)曲線又不同了。對動態(tài)失速有興趣的網(wǎng)友可查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料,。

升力型垂直軸風(fēng)力機葉片攻角變化頻繁,，變化角度大，葉片在上風(fēng)面產(chǎn)生的渦流會嚴(yán)重影響下風(fēng)面葉片的正常運行,，葉片經(jīng)常會進(jìn)入動態(tài)失速狀態(tài),。水平軸風(fēng)力機在風(fēng)速突變、湍流,，特別是葉片發(fā)生振蕩時都會有動態(tài)失速出現(xiàn),，所以分析風(fēng)力機運行狀態(tài)時要考慮葉片動態(tài)失速的影響，設(shè)計良好的風(fēng)力機可以在發(fā)生動態(tài)失速時充分利用產(chǎn)生的大升力來提高風(fēng)能利用率,。

從圖2看到翼型的升力曲線受雷諾數(shù)影響較大，下面給出了葉片雷諾數(shù)的簡單計算方法,。

葉片的雷諾數(shù)可直接用公式Re=（ρ/μ）（vl）,，

將有關(guān)數(shù)據(jù)代入計算即可。

ρ與μ隨氣溫氣壓變化較大,，但在固定的環(huán)境里氣壓變化較小,、氣溫變化較大，我們選在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,，氣溫為0度,、10度、20度、30度四種情況來計算,。通過查閱相關(guān)手冊,，計算ρ/μ的數(shù)值：算得：

0度時ρ/μ=75187                  10度時ρ/μ=70077

20度時ρ/μ=66186                 30度時ρ/μ=48193

如果葉片寬度為1m，葉片與空氣的相對速度為30m,，代入Re=ρ/μ（vl）計算得：

0度時Re=2255610                  10度時Re=2102310

20度時Re=1985580                  30度時Re=1445790

如果葉片寬度為0.2m,，葉片與空氣的相對速度為10m，代入Re=ρ/μ（vl）計算得：

0度時Re=150374                   10度時Re=140154

20度時Re=132372                  30度時Re=96386

圖2的翼型的升力曲線圖未提供雷諾數(shù)在160000以下的數(shù)據(jù),，可能原數(shù)據(jù)主要圍繞飛行器使用,，沒有較小翼型低速運行時的數(shù)據(jù)。上述0.2m寬翼型,、10m/s速度的雷諾數(shù)均小于160000,，在該圖上就沒有了。

由于許多翼型的雷諾數(shù)在低于60000后,，升力明顯下降,，建議葉片寬度應(yīng)在0.1m以上，較寬的翼型才能有較高的運行效率,，翼型的雷諾數(shù)能在1000000以上是比較理想的狀態(tài),。

以上計算結(jié)果是表面光滑的葉片，如果葉片表面粗糙或有粘覆物雷諾數(shù)與計算結(jié)果會有差別,。