海上湿气对风力机叶片气动特性影响初探
发布时间：2022-01-23 14:48
以海上风电场高湿度环境为背景,假设湿空气为空气和小液滴的混合气体,基于欧拉壁面膜模型计算旋转状态下的三维风力机叶片的气动特性,着重分析三维旋转条件下水滴在叶片表面的分布及其对叶片气动性能的影响。研究发现,随湿度增大,叶片功率和推力减小。湿气主要影响风力机叶片的表面摩擦阻力,对叶片的表面压力系数影响较小。通过计算各种条件下叶片表面液滴收集、冲击特性,获得了叶片局部的液滴收集效率,通过分析液滴/颗粒在不同条件下碰撞冲击叶片表面的位置,为开发防水、防覆冰叶片涂层等有针对性的防护措施提供理论支持。
【文章来源】：机械工程学报. 2017,53(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
山东某沿海风电场及叶片表面污染情况
WCmLV(4)式中pm——撞击质量流率；LWC——含水量；V——第二项(液滴)远场流速。1.2叶片CFD数值计算模拟验证几何模型采用国内某型1.5MW风力机叶片(图2)，叶片41m，风轮直径84m。此次计算不考虑机舱和塔架的影响。对于3叶片风轮，考虑其120o旋转周期性，只对单叶片进行数值计算。选取15倍叶轮半径的球形区域为计算域。为提高计算精度和节省计算时间，采用全六面体结构网格，网格总数约为623.7万。图3是网格整体轮廓及局部放大示意图。叶片表面边界层及叶尖等重点流动特征区采用加密处理。图2叶片几何图3网格流场外边界为给定速度入口条件，两侧为旋转周期性边界条件，轮毂和叶片表面为无滑移壁面边界条件。流体设定为25℃的空气，参考压力设置为一个标准大气压，计算域设置成rotating，转速根据不同的工况而改变，旋转轴为z轴。对应于风力机运行工况，风速由3m/s到12m/s，主要计算7m/s、10m/s风况下风轮气动性能，因此计算结果接近势流解，计算模型采用风力机计算最常用的Spalart-Allmaras模型和k-SST模型，采用耦合求解。图4给出了两种模型计算结果和GHBladed设计功率曲线。由图可见，两种模型计算结果在额定
m颗粒或液滴撞击表面的质量流率，pV，lV为颗粒和液膜的速度。定义收集系数为pWCmLV(4)式中pm——撞击质量流率；LWC——含水量；V——第二项(液滴)远场流速。1.2叶片CFD数值计算模拟验证几何模型采用国内某型1.5MW风力机叶片(图2)，叶片41m，风轮直径84m。此次计算不考虑机舱和塔架的影响。对于3叶片风轮，考虑其120o旋转周期性，只对单叶片进行数值计算。选取15倍叶轮半径的球形区域为计算域。为提高计算精度和节省计算时间，采用全六面体结构网格，网格总数约为623.7万。图3是网格整体轮廓及局部放大示意图。叶片表面边界层及叶尖等重点流动特征区采用加密处理。图2叶片几何图3网格流场外边界为给定速度入口条件，两侧为旋转周期性边界条件，轮毂和叶片表面为无滑移壁面边界条件。流体设定为25℃的空气，参考压力设置为一个标准大气压，计算域设置成rotating，转速根据不同的工况而改变，旋转轴为z轴。对应于风力机运行工况，风速由3m/s到12m/s，主要计算7m/s、10m/s风况下风轮气动性能，因此计算结果接近势流解，计算模型采用风力机计算最常用的Spalart-Allmaras模型和k-SST模型，采用耦合求解。图4给出了两种模型计算结果和GHBladed设计功率曲线。由图可见，两种模型计算结果在额定
【参考文献】：
期刊论文
[1]风切变对风力机尾流湍流特征影响的研究[J]. 侯亚丽,汪建文,王强,王鑫厅. 机械工程学报. 2016(16)
[2]动态气动载荷和构件振动对风力机气弹特性的影响分析[J]. 李德源,汪显能,莫文威,张湘伟. 机械工程学报. 2016(14)
[3]翼型湿空气非平衡凝结流动的数值研究[J]. 孙秀玲,李亮,李国君. 航空学报. 2010(08)
[4]湿空气凝结对ONERA M6机翼气动特性影响的数值研究[J]. 孙秀玲,李亮,李国君. 空气动力学学报. 2010(02)
本文编号：3604572
【文章来源】：机械工程学报. 2017,53(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
山东某沿海风电场及叶片表面污染情况
WCmLV(4)式中pm——撞击质量流率；LWC——含水量；V——第二项(液滴)远场流速。1.2叶片CFD数值计算模拟验证几何模型采用国内某型1.5MW风力机叶片(图2)，叶片41m，风轮直径84m。此次计算不考虑机舱和塔架的影响。对于3叶片风轮，考虑其120o旋转周期性，只对单叶片进行数值计算。选取15倍叶轮半径的球形区域为计算域。为提高计算精度和节省计算时间，采用全六面体结构网格，网格总数约为623.7万。图3是网格整体轮廓及局部放大示意图。叶片表面边界层及叶尖等重点流动特征区采用加密处理。图2叶片几何图3网格流场外边界为给定速度入口条件，两侧为旋转周期性边界条件，轮毂和叶片表面为无滑移壁面边界条件。流体设定为25℃的空气，参考压力设置为一个标准大气压，计算域设置成rotating，转速根据不同的工况而改变，旋转轴为z轴。对应于风力机运行工况，风速由3m/s到12m/s，主要计算7m/s、10m/s风况下风轮气动性能，因此计算结果接近势流解，计算模型采用风力机计算最常用的Spalart-Allmaras模型和k-SST模型，采用耦合求解。图4给出了两种模型计算结果和GHBladed设计功率曲线。由图可见，两种模型计算结果在额定
m颗粒或液滴撞击表面的质量流率，pV，lV为颗粒和液膜的速度。定义收集系数为pWCmLV(4)式中pm——撞击质量流率；LWC——含水量；V——第二项(液滴)远场流速。1.2叶片CFD数值计算模拟验证几何模型采用国内某型1.5MW风力机叶片(图2)，叶片41m，风轮直径84m。此次计算不考虑机舱和塔架的影响。对于3叶片风轮，考虑其120o旋转周期性，只对单叶片进行数值计算。选取15倍叶轮半径的球形区域为计算域。为提高计算精度和节省计算时间，采用全六面体结构网格，网格总数约为623.7万。图3是网格整体轮廓及局部放大示意图。叶片表面边界层及叶尖等重点流动特征区采用加密处理。图2叶片几何图3网格流场外边界为给定速度入口条件，两侧为旋转周期性边界条件，轮毂和叶片表面为无滑移壁面边界条件。流体设定为25℃的空气，参考压力设置为一个标准大气压，计算域设置成rotating，转速根据不同的工况而改变，旋转轴为z轴。对应于风力机运行工况，风速由3m/s到12m/s，主要计算7m/s、10m/s风况下风轮气动性能，因此计算结果接近势流解，计算模型采用风力机计算最常用的Spalart-Allmaras模型和k-SST模型，采用耦合求解。图4给出了两种模型计算结果和GHBladed设计功率曲线。由图可见，两种模型计算结果在额定
【参考文献】：
期刊论文
[1]风切变对风力机尾流湍流特征影响的研究[J]. 侯亚丽,汪建文,王强,王鑫厅. 机械工程学报. 2016(16)
[2]动态气动载荷和构件振动对风力机气弹特性的影响分析[J]. 李德源,汪显能,莫文威,张湘伟. 机械工程学报. 2016(14)
[3]翼型湿空气非平衡凝结流动的数值研究[J]. 孙秀玲,李亮,李国君. 航空学报. 2010(08)
[4]湿空气凝结对ONERA M6机翼气动特性影响的数值研究[J]. 孙秀玲,李亮,李国君. 空气动力学学报. 2010(02)
本文编号：3604572
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