冰冻对风力机气动性能的影响及应对研究

发布时间：2020-12-17 09:48

　　风力发电是近年来发展和应用最快的发电方式之一。我国内陆风电场多处于高海拔的山区地带,每当寒冬来临之际,众多风电场易出现结冰现象。冰冻会严重影响风力机的气动性能、破坏机组设备、威胁电网的安全性和稳定性。因此研究和应对风力机结冰问题至关重要。针对风力机结冰问题,有必要通过理论研究分析结冰对风力机气动性能的影响,并根据风力机结冰试验进一步证明结冰对风力机的影响。随后针对结冰对风力机的影响,提出应对措施。一方面通过憎水性涂料防冰法抑制风力机的结冰程度,从而减少冰冻对风力机的影响。另一方面,通过结冰预测研究提前掌握风力机的结冰程度,从而为应对风力机结冰问题提供了参考意义。主要工作如下:(1)通过fluent软件对风力机叶片结冰前后的气动性能进行了数值模拟,并分析了结冰对风力机气动性能的影响。研究结果表明,结冰将导致叶片升阻比减小,继而降低风力机的出力,最终影响机组的发电量。(2)提出了一个通过憎水性涂料防冰技术应对风力机结冰问题的方案,通过实验探究了憎水性涂料的防冰性能,并通过现场试验验证了该方案的可行性。实验结果表明,憎水性涂料可延缓叶片的结冰时间、减小叶片结冰厚度、降低叶片表面冰层的附着力。... 

【文章来源】：长沙理工大学湖南省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 风力发电发展现状及趋势
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 风力机结冰研究现状
        1.2.1 风力机叶片结冰试验研究现状
        1.2.2 风力机叶片结冰计算及数值模拟研究现状
        1.2.3 风力机防除冰技术现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 风力机叶片结冰翼型数值模拟研究
    2.1 风力机叶片结冰机理及气动性能
        2.1.1 风力机叶片结冰机理
        2.1.2 风力机叶片翼型气动特性
    2.2 计算流体力学基本理论
        2.2.1 流动控制方程
        2.2.2 空气场湍流模型
        2.2.3 数值模拟简介
    2.3 风力机结冰翼型仿真过程
        2.3.1 几何建模
        2.3.2 网格划分
        2.3.3 求解设置
    2.4 数值模拟结果及分析
        2.4.1 结冰对翼型速度场的影响
        2.4.2 结冰对翼型流场的影响
        2.4.3 结冰对翼型升力与阻力系数的影响
    2.5 本章小结
第三章 基于憎水性涂料防冰法的风力机防冰试验研究
    3.1 试验背景及目的
    3.2 风力机叶片模型结冰实验研究
        3.2.1 实验设备及器材
        3.2.2 实验内容
    3.3 实验过程与结果分析
        3.3.1 憎水性涂料对叶片结冰时间的影响
        3.3.2 憎水性涂料对叶片结冰厚度的影响
        3.3.3 憎水性涂料对叶片表面冰层附着力的影响
        3.3.4 结论
    3.4 风力机防冰试验研究
        3.4.1 风力机结冰测量
        3.4.2 风力机结冰厚度与发电量对照试验
        3.4.3 风力机结冰厚度与发电量损失值的映射关系
    3.5 本章小结
第四章 风力机结冰预测研究
    4.1 结冰影响因素的相关性分析
    4.2 基于多变量多项式模型的风力机结冰预测
        4.2.1 多变量多项式模型
        4.2.2 多变量多项式建模原理
        4.2.3 结冰预测模型的建立
        4.2.4 模型阶次的确定与检验
    4.3 基于BP神经网络模型的风力机结冰预测
        4.3.1 BP神经网络建模原理
        4.3.2 结冰预测模型的建立
        4.3.3 BP神经网络模型预测分析
    4.4 风力机结冰预测模型的比较
    4.5 本章小结
全文总结
参考文献
致谢
附录（攻读学位期间发表论文及参与项目）
详细摘要



本文编号：2921834