当前全球风电装备正朝着大型化、复杂环境适应化方向持续发展，风电机组叶片长期服役于风沙、盐雾、雨蚀、结冰、污染物沉积等复杂工况下，叶片表面不可避免地出现粗糙化现象。表面粗糙会改变叶片边界层发展过程，诱发或加剧吸力面流动分离，导致风电叶片输出功率下降、运行稳定性变差，并进一步影响机组发电效率和服役可靠性。同时，叶片根部通常采用大厚度翼型或过渡段结构，气动性能相对较低，且叶片服役过程中由复杂环境引起的表面粗糙化具有明显的环境依赖性和时变特征，难以在叶片初始设计阶段被完全预判和消除。因此，探索涡流发生器等成熟被动流动控制装置在叶根及粗糙壁面条件下的适用性与增效机理，成为风电叶片气动性能恢复与工程优化的重要方向。

研究团队针对水平轴风电机组叶片在粗糙壁面条件下气动性能退化的技术难题，开展了涡流发生器气动增效机理研究。结合风洞实验与计算流体力学数值模拟，系统分析了涡流发生器对叶片气动性能的影响规律及作用机理，并将涡流发生器布置于风轮半径15%至56%区域开展整机叶片气动性能评估。结果表明，涡流发生器能够通过调控叶片表面流动结构，推迟翼型失速攻角，在部分攻角范围内提高升阻比，并有效抑制粗糙壁面条件下吸力面流动分离；当叶尖速比为5.83时，涡流发生器在粗糙壁面条件下使叶片功率系数提升达47.8%，显著抵消了叶片表面粗糙化带来的气动性能损失。研究进一步揭示了其增效机理，即涡流发生器通过向近壁低能边界层输入能量，削弱33%风轮半径处的流动分离区域，并减弱展向流动，从而改善叶片吸力面压力分布，提高叶片对表面粗糙的气动不敏感性。

以上研究得到了科技部国家重点研发计划（No. 2022YFE0207000）、国家自然科学基金（No. 52206283）等项目的支持，相关研究成果发表在国际期刊《海洋科学与工程》（Journal of Marine Science and Engineering）上。

涡流发生器对翼型边界层速度分布影响云图（AoA=16°）

涡流发生器改善叶片吸力面流动状态效果云图及功率系数提升率柱状图