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1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵部件之一,其性能的好壞直接影響到整機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。葉片表面覆冰會(huì)改變?nèi)~片形狀,導(dǎo)致葉片荷載不平衡以及影響電力輸出等危害。研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的覆冰特性,對(duì)發(fā)展合理的防冰除冰方法十分重要。
目前對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片覆冰的研究多為仿真研究,且大量的仿真分析為二維仿真,與實(shí)際情況情況相差較大,因?yàn)槎S模擬忽略了一個(gè)風(fēng)機(jī)繞流場(chǎng)的里的一個(gè)關(guān)鍵因素,即由旋轉(zhuǎn)的葉片所產(chǎn)生的徑向氣流,這種具備三個(gè)方向的復(fù)雜
2、流場(chǎng)只能通過三維模擬得到。因此,區(qū)別于大量二維仿真的風(fēng)力機(jī)葉片覆冰研究,本文主要針對(duì)NE-100S風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片和NACA0012翼型的覆冰過程進(jìn)行了三維及二維仿真模擬,利用 Fluent軟件分析了風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下的外流場(chǎng)兩相流情況,利用Matlab軟件模擬了不同參數(shù)條件下的葉片覆冰情況,分析了覆冰增長(zhǎng)過程及覆冰特性。參數(shù)條件包括葉片攻角、尺寸、環(huán)境溫度、相對(duì)風(fēng)速及過冷卻水滴中值直徑,對(duì)水滴軌跡和覆冰熱平衡過程造成的影響分別作了討論
3、,且在多功能人工氣候室進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。主要研究成果有:
①運(yùn)用多重參考系模型(MRF)及離散相模型(DPM)計(jì)算風(fēng)力機(jī)外部?jī)上嗔鲌?chǎng),求得三維水滴局部碰撞系數(shù),基于控制體思想及熱力學(xué)平衡方程求解水滴凍結(jié)系數(shù),利用覆冰模型計(jì)算覆冰冰型。且利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片覆冰試驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的仿真計(jì)算結(jié)果。
?、谌~尖覆冰嚴(yán)重,葉根覆冰較輕。因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi),葉尖處掃過的面積最大,水滴碰撞量最多。迎風(fēng)面覆冰嚴(yán)重,背風(fēng)面幾乎沒有覆冰。覆冰出現(xiàn)在
4、迎風(fēng)面及葉片前緣,背風(fēng)面少量覆冰出現(xiàn)在背風(fēng)面靠近葉片前緣的地方,迎風(fēng)方向是覆冰最易增長(zhǎng)方向。
?、酃ソ窃叫。脖郊杏谌~片前緣,攻角越大,葉片迎風(fēng)面的覆冰量越平均。水滴碰撞率由于葉片尺寸的增加而略有減少。
?、墚?dāng)相對(duì)風(fēng)速為0~50 m/s,覆冰區(qū)域和覆冰量均隨相對(duì)風(fēng)速的增大而增大,當(dāng)MVD在20~800μm時(shí),隨MVD的增大,上表面覆冰區(qū)域先增大后減小,下表面覆冰區(qū)域增大,覆冰量先增大后保持不變;溫度對(duì)覆冰區(qū)域影響不明
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