水平轴风力机桨叶气膜加热的数值模拟与研究
发布时间：2020-07-30 11:06
【摘要】：随着当今社会的发展,越来越多的风力机机组建设在北方较寒冷或高海拔地区,当遇到冰冻雨雪天气,风力机桨叶片将会覆盖冰层,影响风力机的气动性。目前,还没有比较成熟的技术适用于风力机桨叶片的防、融冰现象。对于风力机桨叶结冰,一般都采取停机处理,这影响了电网系统正常运行和持久的利用,所以,能够有效防止风机桨叶的结冰的问题,对于风力机发电来讲具有重要意义。本文结合燃气轮机气膜冷却的研究成果,提出一种具有防、融冰功能的风力机桨叶片。本文主要研究成果：(1)通过对二维翼型进行结冰数值模拟,发现当攻角不同时,过冷水滴在翼型前缘结冰的位置也不同,主要受迎风攻角得限制；(2)通过平板三维模拟来初步了解小孔采用顺排布置时,小孔附近的流场和气膜加热效率的分布情况；(3)通过小孔的排列方式不同,对比发现叉排布置比顺排布置覆盖区域大,避免加热死区存在,为改善前缘温度的分布提供理论依据；(4)通过对叶片前缘三排小孔进行数值模拟,结果发现在吸力面、压力面和前缘都能形成气膜覆盖,并且攻角对第二排气膜孔的射流方向产生了很大影响；(5)气膜加热效率η,随着射流气膜距离气膜孔出口距离的增加,加热效率整体趋势减小；(6)通过应力分析和模态分析,发现小孔对整体风机叶片的结构、强度、应力和变形产生一定影响,但是影响并不是很大,不能造成结构共振的影响。
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK83
【图文】：
备相当丰富，风能主要分布在我国内蒙古大草原、青藏高原Ｗ及东部靠近沿海的地逡逑区。其中相关数据表明，我国开发利用的风能为２．５４亿ｋｗｈ到１０亿ｋｗｈ。从１９９７逡逑年到２０１２年全球风立发电装机容量发展趋势如图１．１。改革开放Ｗ来，我国在政策上逡逑大力支持像风能一样的可再生能源，分别出台和实施《可再生能源法》、《可再生逡逑能源发电有关管理规定》和《可再生能源中长期发展规划》Ｗ，这代表了我国对可逡逑再生新能源的鼓励与支持。逡逑２０逦．．．１１１１；邋邋逦ｒ＞逡逑１邋吕邋＾逦—逦逦逦：逦ｒ－ｊ—－逡逑１６邋逦逦＾逦□—－逡逑１４邋逦ｎｒ———－逡逑１２邋逦ＰＰ邋—邋．邋—逦—逡逑１０邋逦逡逑８邋逦ｐｉｊ—ｆｌ—————－逡逑６逦ｍ＇．—＇逡逑４邋逦１—ｊ—邋—邋—邋—邋—邋—邋—邋—邋—邋Ｉ邋－逡逑０１邋国．口邋Ｉ邋网■巧邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋＾邋＿ｉ＿邋２Ｉ邋＿ｉ＿邋立邋＿ｉ＿邋＿ｊ逦Ｉ＿邋＿ｉ．邋＿ｉ＿逦１邋．邋Ｉ逦一逡逑１９９７邋１９９８邋１９９９邋２０邮邋２００１邋２００２邋２００３邋２００４邋２００５邋２００６邋２００７邋２０邮邋２０日９邋２０１０邋２０１１邋２０１２逡逑图１．１逦１９９７－２０１２年中国风力发电装机容量发展趋势图（ＭＷ）逡逑Ｆｉｇ．邋１．１逦１９９７－２０１２邋Ｃｈｉｎａ＇ｓ邋ｗｉｎｄ邋ｐｏｗｅｒ邋ｉｎｓｔａｌｌｅｄ邋ｃａｐａｃｉｔｙ邋ｄｅｖｅｌ叩ｍｅｎｔ邋ｔｒｅｎｄ邋ｄｂｇｒａｍ邋（ＭＷ）逡逑目前，风能作为一种可再生新能源，而风力机有效的将风能转换成电能。而风力机逡逑具有建设时间短、装机灵活、不消巧燃料等优点
这不仅缩短了风力发电机纽的运行时间，减少了发电量，也降低了机组的可利用率、逡逑缩短了奖叶片的使用寿命。所能够有效防止奖叶片结冰已成为风电领域所迫急逡逑需解决的问题，图１．２为风力机叶片结冰图。逡逑ｉＪ逦＾逡逑ｒ邋％逡逑ｒ逦＊逦■成；＇＇V/逦、逡逑逦：逡逑图１．２风力机浆叶片结冰局部图逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｗｉｎｄ邋化ｒｂｉ打ｅ邋ｐａｄｄｌｅ邋ｂｌａｄｅ邋ｉｃｉｎｇ邋ｌｏｃａｌ邋ｍａｐ逡逑风力机奖叶片结冰缺点：逡逑（１）
本文主要通过气膜冷却研究成果，把气膜冷却技术应用在风力机奖叶上。气膜逡逑冷却，是指射流气体一定速度和温度进入主流后，与主流发生剧烈的卷吸、惨混逡逑和热量交换等现象，导致主流和射流之间形成气膜。如图１．３所示，为气膜冷却射逡逑流示意图Ｗ。逡逑 …１＊１逡逑ｚｓ逡逑而７？７７２碱八楲／甲以X樱峰义希掊蝀由瑰义侠淝桑劐义贤迹保冲迤だ淙瓷淞魇疽馔煎义希疲椋纾澹保冲澹裕瑁邋澹妫椋欤礤澹悖铮铮欤椋睿珏澹辏澹翦义掀だ淙匆话阌τ糜谌计只üじ衾敫呶乱镀创锏嚼淙吹哪康摹ｅ义辖昀矗颐嵌云だ淙吹难芯恳话慵性谄桨灞砻妫芯科桨宓钠だ淙刺匦浴ｅ义掀桨逖芯恐饕杏诳椎募负谓峁埂⒅髁饔肷淞鞯牧鞫问⒀沽μ荻群捅砻媲叔义系取＞芯勘砻鳎髁骱蜕淞鞯南嗷ソ踊旎岵芏嘀掷喙峁梗庵饕【鲇阱义掀ど淞鞫俣群椭髁鞯牧鞫俣缺龋住Ｒ话闱榭鱿拢词股淞饔胫髁魉俣却嬖诘腻义洗捣绫龋浔砻媪鞫嗟备丛印Ｔ谒椭謓
本文编号：2775454
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK83
【图文】：
备相当丰富，风能主要分布在我国内蒙古大草原、青藏高原Ｗ及东部靠近沿海的地逡逑区。其中相关数据表明，我国开发利用的风能为２．５４亿ｋｗｈ到１０亿ｋｗｈ。从１９９７逡逑年到２０１２年全球风立发电装机容量发展趋势如图１．１。改革开放Ｗ来，我国在政策上逡逑大力支持像风能一样的可再生能源，分别出台和实施《可再生能源法》、《可再生逡逑能源发电有关管理规定》和《可再生能源中长期发展规划》Ｗ，这代表了我国对可逡逑再生新能源的鼓励与支持。逡逑２０逦．．．１１１１；邋邋逦ｒ＞逡逑１邋吕邋＾逦—逦逦逦：逦ｒ－ｊ—－逡逑１６邋逦逦＾逦□—－逡逑１４邋逦ｎｒ———－逡逑１２邋逦ＰＰ邋—邋．邋—逦—逡逑１０邋逦逡逑８邋逦ｐｉｊ—ｆｌ—————－逡逑６逦ｍ＇．—＇逡逑４邋逦１—ｊ—邋—邋—邋—邋—邋—邋—邋—邋—邋Ｉ邋－逡逑０１邋国．口邋Ｉ邋网■巧邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋＾邋＿ｉ＿邋２Ｉ邋＿ｉ＿邋立邋＿ｉ＿邋＿ｊ逦Ｉ＿邋＿ｉ．邋＿ｉ＿逦１邋．邋Ｉ逦一逡逑１９９７邋１９９８邋１９９９邋２０邮邋２００１邋２００２邋２００３邋２００４邋２００５邋２００６邋２００７邋２０邮邋２０日９邋２０１０邋２０１１邋２０１２逡逑图１．１逦１９９７－２０１２年中国风力发电装机容量发展趋势图（ＭＷ）逡逑Ｆｉｇ．邋１．１逦１９９７－２０１２邋Ｃｈｉｎａ＇ｓ邋ｗｉｎｄ邋ｐｏｗｅｒ邋ｉｎｓｔａｌｌｅｄ邋ｃａｐａｃｉｔｙ邋ｄｅｖｅｌ叩ｍｅｎｔ邋ｔｒｅｎｄ邋ｄｂｇｒａｍ邋（ＭＷ）逡逑目前，风能作为一种可再生新能源，而风力机有效的将风能转换成电能。而风力机逡逑具有建设时间短、装机灵活、不消巧燃料等优点
这不仅缩短了风力发电机纽的运行时间，减少了发电量，也降低了机组的可利用率、逡逑缩短了奖叶片的使用寿命。所能够有效防止奖叶片结冰已成为风电领域所迫急逡逑需解决的问题，图１．２为风力机叶片结冰图。逡逑ｉＪ逦＾逡逑ｒ邋％逡逑ｒ逦＊逦■成；＇＇V/逦、逡逑逦：逡逑图１．２风力机浆叶片结冰局部图逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｗｉｎｄ邋化ｒｂｉ打ｅ邋ｐａｄｄｌｅ邋ｂｌａｄｅ邋ｉｃｉｎｇ邋ｌｏｃａｌ邋ｍａｐ逡逑风力机奖叶片结冰缺点：逡逑（１）
本文主要通过气膜冷却研究成果，把气膜冷却技术应用在风力机奖叶上。气膜逡逑冷却，是指射流气体一定速度和温度进入主流后，与主流发生剧烈的卷吸、惨混逡逑和热量交换等现象，导致主流和射流之间形成气膜。如图１．３所示，为气膜冷却射逡逑流示意图Ｗ。逡逑 …１＊１逡逑ｚｓ逡逑而７？７７２碱八楲／甲以X樱峰义希掊蝀由瑰义侠淝桑劐义贤迹保冲迤だ淙瓷淞魇疽馔煎义希疲椋纾澹保冲澹裕瑁邋澹妫椋欤礤澹悖铮铮欤椋睿珏澹辏澹翦义掀だ淙匆话阌τ糜谌计只üじ衾敫呶乱镀创锏嚼淙吹哪康摹ｅ义辖昀矗颐嵌云だ淙吹难芯恳话慵性谄桨灞砻妫芯科桨宓钠だ淙刺匦浴ｅ义掀桨逖芯恐饕杏诳椎募负谓峁埂⒅髁饔肷淞鞯牧鞫问⒀沽μ荻群捅砻媲叔义系取＞芯勘砻鳎髁骱蜕淞鞯南嗷ソ踊旎岵芏嘀掷喙峁梗庵饕【鲇阱义掀ど淞鞫俣群椭髁鞯牧鞫俣缺龋住Ｒ话闱榭鱿拢词股淞饔胫髁魉俣却嬖诘腻义洗捣绫龋浔砻媪鞫嗟备丛印Ｔ谒椭謓
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