Title of Numerical simulation of Incompressible flow around an Airfoil with Glaze ice

着氷した翼まわりの非圧縮性流れのシミュレーション

Numerical simulation of Incompressible flow around an Airfoil with Glaze ice

坪井一洋（茨城大工）木村茂雄（神奈川工大）

K. Tsuboi and S. Kimura

Dept. of System Eng., Ibaraki University, Naka-Narusawa 4-12-1, Hitachi, Ibaraki 316, Japan

Dept. of Mech. Eng., Kanagawa Inst. of Tech., Shimo-Ogino 1030, Atsugi, Kanagawa 243-02, Japan

Numerical simulation of incompressible flow around an NACA0012 airfoil with glaze ice is performed in order to estimate the effect of the leading edge shape to the aerodynamic performance. Comparison with the ``clean"( without ice ) airfoil makes the effect clear : In the case of an airfoil with ``rime" shape like a horn, the angle of stall and C_Lmax become larger though the value of C_D is almost the same as that of the clean airfoil. On the other hand, in a ``glaze" shape like two horns the behaviour of C_L is similar to that of the clean one and C_D becomes double or three times larger.

風力タービンの設計では、タービン翼の各断面翼型に対する空力評価からパワー係数（本文 Fig.5 参照）の曲線を求める必要があります。この図と実際の設置場所での気候条件（風速、風向等の統計データ）とから、設置の可能性や実際の発電効率等を算出します。ですから、風力タービンにおける流体力学（空気力学）の役割は上記の断面翼型に対する空力性能の評価にあるといえます。
本文にもあるとおり、風力タービンでは着氷した状態が普通であり、その際の性能評価が重要になります。通常は風洞試験によってこの評価を行っていますが、温度や湿度といった条件を満足する実験がいかに困難であるかは、みなさんご存じのとおりです。このような背景から、ＣＦＤによる風力タービンの性能予測がどの程度可能であるかを調べることがわれわれの研究の目的です。

私（坪井）自身、翼の計算というのが初めてだったので、NACA0012 というお馴染の翼型を使いましたが随分と大変でした。最初、適当（この言葉ＣＦＤではよく使いますよね ^^;）に格子を作って計算したらドンドン剥離して. . .。それで、前縁、25% chord 付近、後縁に格子を集中させました。それでも揚力傾斜が合わない。翼の計算の難しさを痛感するとともに、形としての翼型のすばらしさを実感しています。

翼の計算をしたことのある方のご意見を伺えればと思います。
実際、翼（表面）に適した(あるいは最適だともっと良い）格子分布というのは研究されているのでしょうか？

このページは１９９６年１２月に行われた第１０回数値流体力学シンポジウム講演論文集をもとに坪井が作成したものです。なお、作成にあたってはNetscape 3.0を用いました。