以海上風(fēng)電場(chǎng)高濕度環(huán)境為背景,假設(shè)濕空氣為空氣和小液滴的混合氣體,基于歐拉壁面膜模型計(jì)算旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的三維風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)特性,著重分析三維旋轉(zhuǎn)條件下水滴在葉片表面的分布及其對(duì)葉片氣動(dòng)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),隨濕度增大,葉片功率和推力減小。濕氣主要影響風(fēng)力機(jī)葉片的表面摩擦阻力,對(duì)葉片的表面壓力系數(shù)影響較小。通過(guò)計(jì)算各種條件下葉片表面液滴收集、沖擊特性,獲得了葉片局部的液滴收集效率,通過(guò)分析液滴/顆粒在不同條件下碰撞沖擊葉片表面的位置,為開(kāi)發(fā)防水、防覆冰葉片涂層等有針對(duì)性的防護(hù)措施提供理論支持。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017,53(10)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

山東某沿海風(fēng)電場(chǎng)及葉片表面污染情況

WCmLV(4)式中pm——撞擊質(zhì)量流率；LWC——含水量；V——第二項(xiàng)(液滴)遠(yuǎn)場(chǎng)流速。1.2葉片CFD數(shù)值計(jì)算模擬驗(yàn)證幾何模型采用國(guó)內(nèi)某型1.5MW風(fēng)力機(jī)葉片(圖2)，葉片41m，風(fēng)輪直徑84m。此次計(jì)算不考慮機(jī)艙和塔架的影響。對(duì)于3葉片風(fēng)輪，考慮其120o旋轉(zhuǎn)周期性，只對(duì)單葉片進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。選取15倍葉輪半徑的球形區(qū)域?yàn)橛?jì)算域。為提高計(jì)算精度和節(jié)省計(jì)算時(shí)間，采用全六面體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)約為623.7萬(wàn)。圖3是網(wǎng)格整體輪廓及局部放大示意圖。葉片表面邊界層及葉尖等重點(diǎn)流動(dòng)特征區(qū)采用加密處理。圖2葉片幾何圖3網(wǎng)格流場(chǎng)外邊界為給定速度入口條件，兩側(cè)為旋轉(zhuǎn)周期性邊界條件，輪轂和葉片表面為無(wú)滑移壁面邊界條件。流體設(shè)定為25℃的空氣，參考?jí)毫υO(shè)置為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，計(jì)算域設(shè)置成rotating，轉(zhuǎn)速根據(jù)不同的工況而改變，旋轉(zhuǎn)軸為z軸。對(duì)應(yīng)于風(fēng)力機(jī)運(yùn)行工況，風(fēng)速由3m/s到12m/s，主要計(jì)算7m/s、10m/s風(fēng)況下風(fēng)輪氣動(dòng)性能，因此計(jì)算結(jié)果接近勢(shì)流解，計(jì)算模型采用風(fēng)力機(jī)計(jì)算最常用的Spalart-Allmaras模型和k-SST模型，采用耦合求解。圖4給出了兩種模型計(jì)算結(jié)果和GHBladed設(shè)計(jì)功率曲線。由圖可見(jiàn)，兩種模型計(jì)算結(jié)果在額定

m顆�；蛞旱巫矒舯砻娴馁|(zhì)量流率，pV，lV為顆粒和液膜的速度。定義收集系數(shù)為pWCmLV(4)式中pm——撞擊質(zhì)量流率；LWC——含水量；V——第二項(xiàng)(液滴)遠(yuǎn)場(chǎng)流速。1.2葉片CFD數(shù)值計(jì)算模擬驗(yàn)證幾何模型采用國(guó)內(nèi)某型1.5MW風(fēng)力機(jī)葉片(圖2)，葉片41m，風(fēng)輪直徑84m。此次計(jì)算不考慮機(jī)艙和塔架的影響。對(duì)于3葉片風(fēng)輪，考慮其120o旋轉(zhuǎn)周期性，只對(duì)單葉片進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。選取15倍葉輪半徑的球形區(qū)域?yàn)橛?jì)算域。為提高計(jì)算精度和節(jié)省計(jì)算時(shí)間，采用全六面體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)約為623.7萬(wàn)。圖3是網(wǎng)格整體輪廓及局部放大示意圖。葉片表面邊界層及葉尖等重點(diǎn)流動(dòng)特征區(qū)采用加密處理。圖2葉片幾何圖3網(wǎng)格流場(chǎng)外邊界為給定速度入口條件，兩側(cè)為旋轉(zhuǎn)周期性邊界條件，輪轂和葉片表面為無(wú)滑移壁面邊界條件。流體設(shè)定為25℃的空氣，參考?jí)毫υO(shè)置為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，計(jì)算域設(shè)置成rotating，轉(zhuǎn)速根據(jù)不同的工況而改變，旋轉(zhuǎn)軸為z軸。對(duì)應(yīng)于風(fēng)力機(jī)運(yùn)行工況，風(fēng)速由3m/s到12m/s，主要計(jì)算7m/s、10m/s風(fēng)況下風(fēng)輪氣動(dòng)性能，因此計(jì)算結(jié)果接近勢(shì)流解，計(jì)算模型采用風(fēng)力機(jī)計(jì)算最常用的Spalart-Allmaras模型和k-SST模型，采用耦合求解。圖4給出了兩種模型計(jì)算結(jié)果和GHBladed設(shè)計(jì)功率曲線。由圖可見(jiàn)，兩種模型計(jì)算結(jié)果在額定

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]翼型濕空氣非平衡凝結(jié)流動(dòng)的數(shù)值研究[J]. 孫秀玲,李亮,李國(guó)君.  航空學(xué)報(bào). 2010(08)
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本文編號(hào)：3604572