發(fā)布時(shí)間：2018-11-26 10:27

【摘要】：運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片覆冰會(huì)破壞葉片氣動(dòng)特性，從而導(dǎo)致機(jī)組出力下降。因此，預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片覆冰與研究覆冰對(duì)機(jī)組出力的影響，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的實(shí)用價(jià)值和理論意義。本文研究了現(xiàn)有葉片覆冰計(jì)算方法存在的問題，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)葉片空氣流場(chǎng)計(jì)算、過(guò)冷水滴局部撞擊系數(shù)計(jì)算、液態(tài)水局部?jī)鼋Y(jié)系數(shù)計(jì)算方法和覆冰密度等方面進(jìn)行改進(jìn)，并研究了覆冰對(duì)機(jī)組出力的影響。具體工作如下： （1）葉片不同部位翼型空氣流場(chǎng)的巨大差異，對(duì)葉片表面的覆冰分布情況具有顯著影響。三維葉片空氣流場(chǎng)計(jì)算雖然能得到葉片不同部位的空氣流場(chǎng)，但存在計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，存儲(chǔ)空間大等不足，，嚴(yán)重影響了葉片覆冰預(yù)測(cè)的可行性。本文在二維翼型空氣流場(chǎng)計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，引入相對(duì)速度，使用該模型計(jì)算了葉片不同部位翼型的空氣流場(chǎng)，從而得到了葉片不同部位空氣流場(chǎng)數(shù)據(jù)。既保證了計(jì)算精度，又大大減小了計(jì)算時(shí)間。 （2）過(guò)冷水滴局部撞擊系數(shù)是葉片覆冰預(yù)測(cè)的重要參數(shù)。目前，拉格朗日法是計(jì)算過(guò)冷水滴局部撞擊系數(shù)的主要方法，但由于該方法過(guò)冷水滴軌跡與空氣流場(chǎng)計(jì)算采用的坐標(biāo)系不同，導(dǎo)致計(jì)算過(guò)程繁雜，效率較低。本文基于直角坐標(biāo)系下空氣流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果，在直角坐標(biāo)系下建立了過(guò)冷水滴運(yùn)動(dòng)軌跡微分方程，避免拉格朗日法過(guò)冷水滴局部撞擊系數(shù)計(jì)算過(guò)程中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了過(guò)冷水滴局部撞擊系數(shù)計(jì)算。在保證計(jì)算效果的基礎(chǔ)上，提高了計(jì)算效率。 （3）覆冰表面液態(tài)水凍結(jié)系數(shù)對(duì)葉片覆冰類型起決定性作用。本文針對(duì)Messinger覆冰模型在液態(tài)水凍結(jié)過(guò)程中，沒考慮氣流剪切力與水膜流動(dòng)等因素對(duì)局部?jī)鼋Y(jié)系數(shù)的影響。根據(jù)覆冰表面的水膜受力平衡，建立覆冰表面水膜流動(dòng)模型對(duì)Messinger覆冰模型進(jìn)行改進(jìn)，并使用該改進(jìn)模型，研究了氣象因素對(duì)覆冰表面液態(tài)水的局部?jī)鼋Y(jié)系數(shù)的影響。 （4）在覆冰表面液態(tài)水局部?jī)鼋Y(jié)系數(shù)確定的前提下，覆冰密度決定了覆冰形態(tài)。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)覆冰計(jì)算時(shí)都將覆冰密度設(shè)為固定值，沒有考慮氣象因素對(duì)覆冰形態(tài)的影響。本文引入Macklin覆冰密度經(jīng)驗(yàn)公式，采用時(shí)序模擬推進(jìn)法，實(shí)現(xiàn)了葉片覆冰的自動(dòng)預(yù)測(cè)。 （5）針對(duì)大氣相對(duì)濕度不能作為葉片覆冰預(yù)測(cè)計(jì)算參數(shù)。本文根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)采集的現(xiàn)場(chǎng)云霧滴譜和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的風(fēng)速、溫度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了葉片不同部位覆冰預(yù)測(cè)。并利用風(fēng)電場(chǎng)葉片實(shí)際覆冰情況和人工氣候室內(nèi)葉片翼型覆冰試驗(yàn)，驗(yàn)證本文葉片覆冰預(yù)測(cè)計(jì)算方法的有效性和準(zhǔn)確性。 （6）葉片覆冰是導(dǎo)致機(jī)組出力下降的主要原因。針對(duì)目前無(wú)法預(yù)測(cè)覆冰期風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的出力情況，基于風(fēng)力發(fā)電機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)理論，建立三維覆冰葉片空氣流場(chǎng)計(jì)算模型，首次提出從氣動(dòng)特性方面，研究覆冰對(duì)機(jī)組出力的影響，并驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性，為預(yù)測(cè)覆冰期風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組出力提供了一種有效手段。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2358311