【摘要】：葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要部件之一,承載著風(fēng)能利用和轉(zhuǎn)換的重要作用。葉片保護(hù)涂層性能的優(yōu)劣會(huì)嚴(yán)重影響風(fēng)力機(jī)葉片及風(fēng)電設(shè)備整體的性能和使用壽命。內(nèi)蒙古自治區(qū)是全國(guó)風(fēng)能資源較為豐富的地區(qū),但由于環(huán)境沙漠化嚴(yán)重,沙塵天氣發(fā)生頻繁,挾沙風(fēng)對(duì)工作中的風(fēng)力機(jī)葉片涂層沖蝕磨損嚴(yán)重,導(dǎo)致葉片在運(yùn)行過程中阻力增大,風(fēng)能利用率降低,同時(shí)也可能引發(fā)事故。由于風(fēng)力機(jī)葉片表面涂層在受到沙粒沖蝕時(shí),各個(gè)部位發(fā)生磨損的情況各不相同。而且工作中的風(fēng)力機(jī)葉片長(zhǎng)期暴露在惡劣的環(huán)境條件下并且不容易接近,在許多情況下不可能重做保護(hù)涂層。針對(duì)以上問題,利用SolidWorks對(duì)1.5MW水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪建立模型,用ANSYS-Fluent DPM模型數(shù)值模擬風(fēng)沙環(huán)境下風(fēng)力機(jī)葉片涂層的沖蝕磨損過程,分析不同粒徑沙粒的運(yùn)動(dòng)軌跡以及沙粒與風(fēng)力機(jī)葉片撞擊時(shí)沙粒的行為;利用OFDY-1.2型移動(dòng)式風(fēng)蝕風(fēng)洞對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片微縮模型進(jìn)行加速?zèng)_蝕磨損試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果與模擬計(jì)算結(jié)果,分析葉片前緣、后緣、迎風(fēng)面、背風(fēng)面、葉尖、葉根等不同部位涂層的磨損速度、磨損率、磨損形貌和磨損機(jī)理情況,對(duì)風(fēng)沙環(huán)境下風(fēng)力機(jī)葉片涂層沖蝕磨損分區(qū)進(jìn)行了研究。結(jié)果表示:在沙粒粒徑大小相同時(shí),隨著來流速度的增大,沙粒對(duì)涂層表面的撞擊次數(shù)增多;在來流速度大小相同時(shí),隨著沙粒粒徑的增大,風(fēng)速對(duì)沙粒運(yùn)動(dòng)的影響減弱,撞擊到葉片表面的沙粒隨之減少;在來流速度大小相同時(shí),粒徑較大的沙粒大多是對(duì)葉片涂層表面直接撞擊,而粒徑較小的沙粒,大多是對(duì)葉片涂層表面進(jìn)行斜擦;隨著沙粒粒徑和來流速度的增大,沖蝕磨損率也隨之增大,但沖蝕磨損位置分布基本不變,都是在葉尖偏前緣位置最先發(fā)生;根據(jù)風(fēng)力機(jī)葉片各個(gè)部位涂層的不同磨損率、磨損形貌和磨損機(jī)理,將風(fēng)力機(jī)葉片涂層沖蝕磨損劃分為切削磨損區(qū)域(緩慢磨損區(qū)域)、鑿削磨損區(qū)域(劇烈磨損區(qū)域)和停滯磨損區(qū)域3個(gè)區(qū)域,為后期風(fēng)沙環(huán)境下風(fēng)力機(jī)葉片分區(qū)適應(yīng)性涂層材料的研究提供理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM315;TG174.4
【圖文】：

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也得到迅猛發(fā)展［Ｕ２］。截止２０１８年底，全國(guó)（除港、逡逑澳、臺(tái)地區(qū)外）新增裝機(jī)容量２１丨４．３萬ｋｗ，同比增長(zhǎng)７．５％；累計(jì)裝機(jī)容量約２．１逡逑億ｋｗ，同比增長(zhǎng)１１．２％，保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，如圖１所示［３］。國(guó)家能源局發(fā)布的《風(fēng)電逡逑發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出，到２０２０年底，我國(guó)風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量確保達(dá)到逡逑２．１億ｋｗ以上［４］。逡逑單位萬千瓦逡逑２２Ｋ？邋邐逡逑２００００逡逑１５０００邐＾逡逑１２５００逡逑懌 ．．邐邐－？邋ｐ逡逑悘邐Ａ邋Ｊ邐？：邋Ｉ邐．．．．ＩＩ：逡逑２０ＣＳ邐２ｍ９邐２０１０邐２０１１邐２Ｓ１２邐Ｗ１３邐２０１４邐２０１５邐２Ｇ１６邐２０１７邐２０１Ｓ逡逑０邋藉墻荽鉺邐ＳＩＳ邐ｉｓｍ邐１８９３邐１７６３邐１２Ｓ６邐ＩＳＯＳ邐２３２０邐３０７５邐２３３？邐１９６６邐２１Ｕ逡逑v|邋ｔｉｌ？裝機(jī)邐１２００邐２５８Ｘ邐４４７３邐６２３Ｓ邐７Ｓ３２邐９１４１邐１１４＆１邐１４５５６邐１６８７３邐１８８３９邐２０９５３逡逑數(shù)據(jù)來源：ＣＷＥＡ逡逑圖１邐２００８年至２０１８年中國(guó)新增和累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量逡逑Ｆｉｇ．邋１邋Ｎｅｗ邋ａｄｄｅｄ邋ａｎｄ邋ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ邋ｗｉｎｄ邋ｐｏｗｅｒ邋ｉｎｓｔａｌｌｅｄ邋ｃａｐａｃｉｔｙ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ邋ｆｒｏｍ邋２００８邋ｔｏ邋２０１８逡逑內(nèi)蒙古自治區(qū)幅員遼闊，風(fēng)能資源豐富，主要分布在典型草原、荒漠草原、荒逡逑漠區(qū)域等，全區(qū)技術(shù)可開發(fā)風(fēng)能資源約占全國(guó)可開發(fā)總量的５０％，風(fēng)能資源儲(chǔ)量居逡逑全國(guó)首位＇邋依靠豐富的風(fēng)能資源，內(nèi)蒙古風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展飛速，西起阿拉善戈壁東逡逑至呼倫貝爾草原

至呼倫貝爾草原，內(nèi)蒙古已投資建成一大批大型風(fēng)電場(chǎng)Ｍ。其中內(nèi)蒙古阿拉善高原、逡逑河套平原及鄂爾多斯高原是我國(guó)沙塵暴多發(fā)區(qū)ｍ。截止２０１８年底，內(nèi)蒙古自治區(qū)風(fēng)逡逑電裝機(jī)容量為２８６９０ＭＷ，居全國(guó)各省（區(qū)、市）第１位，如圖２所示，預(yù)計(jì)到２０２０年，逡逑風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到４５０００ＭＷ？。逡逑

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文因此根據(jù)內(nèi)蒙古中西部地區(qū)多風(fēng)沙的環(huán)境特點(diǎn)，利用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ對(duì)１．５Ｍ力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪建立模型，采用ＡＮＳＹＳ－Ｆｌｕｅｎｔ邋ＤＰＭ模型數(shù)值模擬風(fēng)沙環(huán)風(fēng)力機(jī)葉片涂層的沖蝕磨損過程，分析不同粒徑沙粒的運(yùn)動(dòng)軌跡以及沙葉片撞擊時(shí)沙粒的行為；采用０ＦＤＹ－１．２型移動(dòng)式風(fēng)蝕風(fēng)洞，模擬內(nèi)蒙古的風(fēng)沙環(huán)境，對(duì)以聚氨酯為涂層的１．５ＭＷ水平軸風(fēng)力機(jī)葉片微縮模型進(jìn)磨損試驗(yàn)研究，分析葉片前緣、后緣、迎風(fēng)面、背風(fēng)面、葉尖、葉根等層的磨損率、磨損形貌和磨損機(jī)理情況，對(duì)葉片涂層沖蝕磨損進(jìn)行分區(qū)。沙環(huán)境下風(fēng)力機(jī)葉片分區(qū)適應(yīng)性涂層材料的研究提供理論基礎(chǔ)，進(jìn)一步沙環(huán)境下風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片使用壽命的延長(zhǎng)、提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)用風(fēng)能、增加風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益等具有重要意義。本課題來源于國(guó)家自（１１２６２０１５）、內(nèi)蒙古人才開發(fā)基金（２０１３年度導(dǎo)師個(gè)人項(xiàng)目）、內(nèi)蒙然科學(xué)基金（２０１８ＭＳ０５０２２）項(xiàng)目。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2754316