小型風(fēng)力發(fā)電機葉片覆冰的氣動力學(xué)特性研究.pdf

1、近年來全球風(fēng)電總裝機容量呈顯著上升趨勢，但位于低溫地區(qū)的風(fēng)電場極易出現(xiàn)覆冰積雪等問題，這些問題影響風(fēng)電場的安全可靠運行，雖然國內(nèi)外對風(fēng)力發(fā)電機葉片的覆冰規(guī)律和覆冰前后翼型氣動參數(shù)的變化進(jìn)行了較多的研究，但對覆冰增長過程中葉片風(fēng)能利用率的變化規(guī)律的研究較為少見，且覆冰后的功率特性試驗也尚未見諸報端。因此，研究不同覆冰類型和程度對葉片風(fēng)能利用率的影響情況，并在人工氣候室對風(fēng)力機進(jìn)行覆冰試驗，得到其輸出功率隨覆冰增長的變化規(guī)律，對覆冰地區(qū)風(fēng)力

2、機的安全運行具有重要的理論意義和工程實用價值。
　　本文首先對風(fēng)力發(fā)電機空氣動力學(xué)基本理論進(jìn)行了介紹，在動量-葉素理論的基礎(chǔ)上，得到理想風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)能利用率的表達(dá)式；然后建立一種常用的風(fēng)機葉片翼型數(shù)值計算模型，研究典型的雨凇和霧凇對翼型氣動參數(shù)的影響，對不同覆冰程度時的翼型風(fēng)能利用率進(jìn)行計算，進(jìn)一步得到考慮覆冰增長和葉尖速比改變時葉片風(fēng)能利用率的變化規(guī)律；最后對小型風(fēng)力發(fā)電機進(jìn)行人工覆冰試驗，得到風(fēng)力機輸出功率隨覆冰增長的變化規(guī)律

3、。論文的主要工作及取得的結(jié)果如下：
　　①對風(fēng)力發(fā)電機空氣動力學(xué)基本理論進(jìn)行介紹，在動量-葉素理論的基礎(chǔ)上，得到了直接影響風(fēng)能利用率的影響因素，然后計算并對其變化規(guī)律進(jìn)行分析，為后面覆冰對葉片風(fēng)能利用率的影響研究提供理論依據(jù)。
　?、诶肍luent流體力學(xué)軟件計算不同程度雨凇和霧凇覆冰對葉片常用翼型的氣動性能及風(fēng)能利用率的影響，并考慮葉尖速比的改變，分析覆冰形態(tài)和程度對葉片風(fēng)能利用率的影響規(guī)律。結(jié)果表明：在雨凇覆冰初期葉片

4、風(fēng)能利用率迅速降低，隨著雨凇覆冰的增長，葉片風(fēng)能利用率下降速度變緩；在霧凇覆冰增長過程中葉片風(fēng)能利用率會有一定程度的降低，但降低幅度明顯小于雨凇覆冰。兩者結(jié)果對比表明雨凇覆冰對風(fēng)機葉片風(fēng)能利用率的影響最為嚴(yán)重。
　?、墼谌斯夂蚴覍π⌒惋L(fēng)力發(fā)電機進(jìn)行覆冰試驗，對不同環(huán)境參數(shù)下葉片覆冰分布規(guī)律以及輸出功率隨覆冰增長的變化規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明：風(fēng)力機葉片覆冰主要位于葉片前緣和迎風(fēng)面，且前緣覆冰呈角狀突起，從而導(dǎo)致風(fēng)機輸出功率顯著下降