小型风力发电机叶片覆冰的数值仿真及试验研究

发布时间：2022-01-05 00:44

　　近年来,随着国际社会对能源转型发展和大气污染防治问题的重视,全球风电产业发展迅速。但南方高湿低温地区风电场冬季经常出现风机叶片覆冰问题,风机叶片覆冰其气动性能急剧下降,严重降低了风力发电机组的电力输出,导致停机,且对风电场的安全稳定运行带来很大的隐患。目前风机叶片覆冰问题的研究不多,主要是由于缺少风力发电机现场覆冰试验平台,且现场风力发电机覆冰试验与数值模拟存在较大的差异。因此,通过风机叶片覆冰试验结合数值模拟方法,可以更好的研究风机叶片的覆冰增长过程,分析风机叶片覆冰增长的影响因素,对于风电场的防冰除冰和安全运行具有重要的工程实用价值。论文主要针对NE-100型水平轴风力机叶片的覆冰进行了数值仿真和人工覆冰试验。建立了风机叶片二维翼型几何模型,计算了空气中过冷却水滴的运动状况,得到不同环境参数下的风机叶片表面过冷却水滴的碰撞系数和冻结系数,求解得到风机叶片的覆冰厚度,绘制了风机叶片覆冰形态。在人工气候室内进行了风机叶片的覆冰试验,分析了相关环境参数对风机叶片覆冰质量及覆冰厚度的影响。主要研究工作及成果如下:（1）建立了风机叶片覆冰的数学物理模型。对风机叶片叶尖处截面翼型建立二维几何模... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

全球风电装机容量发展趋势

图 1.2 风机叶片表面覆冰ig. 1.2 Icing on the surface of wind turbin过程于 0 ℃却未发生冻结成冰的水。其与物体表面发生碰撞后在存在冰覆冰。层主要存在其迎风侧。低温条件下多余的水汽就会发生凝结形成过冷遇到旋转的风力发电机，过冷却水的部分过冷却水滴与空气及风机叶冻结，进而在其表面形成冰层。另叶片上发生流动的现象，可能在流从叶片上流失。类型

1k b Mi k idk kG G Ydt x x (2 21 3 2tk bi idC G C G Cdt x x k k (2式中，Gk为速度引起的湍流动能变化量，Gb为浮力引起的湍流动能变化量表湍流脉动造成的膨胀耗散率变化量。C1,C2,C3为方程经验常数，k和 为普朗特常数。由于风力机旋转时周围流场为不可压缩流，模型中一些参数值为3C=0 , 0bG , =0MY 。通过实验总结及验证，给出了式（2.10）及式（2.1一些参数的建议值， =1.3 , =1.3k ,1C1.44 ,2C1.92 , C0.09 。2 水滴碰撞过程分析寒冷的空气中缺少凝结核，空气中的过冷却水滴在低于 0 ℃也无法发生冻满足覆冰的气象条件下，悬浮在空气中的过冷却水滴受风速的影响撞击到物面，在冷的物体表面发生非均相成核，进而形成覆冰。


本文编号：3569381