低溫造成的葉片覆冰嚴(yán)重制約風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展:覆冰導(dǎo)致葉片氣動(dòng)力性能下降,發(fā)電功率損耗嚴(yán)重,甚至可能造成葉片損毀或其他安全事故。電加熱是有效的葉片除冰方式,但國內(nèi)對于葉片加熱方式,尤其是加熱控制策略研究較少。本文提出了新型除冰方法——電加熱循環(huán)除冰方法,并對其控制策略進(jìn)行深入分析,通過理論分析、數(shù)值建模、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,提出適用于多種典型覆冰環(huán)境的控制策略,并分析了環(huán)境因素對除冰效果的影響。研究對提升葉片除冰性能,減少風(fēng)電場冰害影響具有較為重要的學(xué)術(shù)意義和工程實(shí)用價(jià)值。本文基于電加熱循環(huán)除冰方法,結(jié)合葉素理論、湍流理論和傳質(zhì)傳熱平衡理論,建立基于流體力學(xué)和數(shù)值傳熱學(xué)的葉片電加熱循環(huán)除冰模型。然后以NACA4412翼型為例,在覆雨凇、霧凇條件下進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。最后推廣到300 kW風(fēng)力發(fā)電機(jī),針對實(shí)際覆冰環(huán)境進(jìn)行分析研究,提出可行的電加熱循環(huán)除冰策略,并分析各因素對除冰效果的影響。論文的主要工作及取得的成果如下:（1）利用COMSOL有限元數(shù)值仿真軟件,以NACA4412翼型為例,建立基于典型雨凇和霧凇環(huán)境下的“流體場—熱力場”電加熱循環(huán)除冰模型,對其除冰性能進(jìn)行仿真研究發(fā)現(xiàn):覆冰葉片周圍的風(fēng)速峰值... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 機(jī)械除冰
        1.2.2 涂層除冰
        1.2.3 熱力除冰
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片電加熱循環(huán)除冰模型
    2.1 循環(huán)除冰方法
    2.2 葉片電加熱循環(huán)除冰模型建立
        2.2.1 幾何建模
        2.2.2 網(wǎng)格劃分
        2.2.3 流體場模型計(jì)算
        2.2.4 融冰熱傳導(dǎo)過程
        2.2.5 融冰控制方程
        2.2.6 除冰時(shí)間計(jì)算
        2.2.7 加熱層熱源設(shè)置
        2.2.8 其他參數(shù)設(shè)置
    2.3 數(shù)值仿真結(jié)果與分析
        2.3.1 流體場仿真結(jié)果與分析
        2.3.2 熱力場仿真結(jié)果與分析
    2.4 本章小結(jié)
3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)覆冰試驗(yàn)與結(jié)果分析
    3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)人工覆冰試驗(yàn)方法、試品及試驗(yàn)裝置
        3.1.1 試驗(yàn)方法
        3.1.2 試品
        3.1.3 試驗(yàn)裝置
    3.2 電加熱循環(huán)除冰模型驗(yàn)證
        3.2.1 電加熱循環(huán)除冰溫度曲線
        3.2.2 電加熱循環(huán)冰層除冰過程
        3.2.3 不同功率密度對除冰時(shí)間的影響
        3.2.4 不同單次加熱時(shí)間對除冰時(shí)間的影響
        3.2.5 循環(huán)加熱與連續(xù)加熱除冰模式對比
    3.3 本章小結(jié)
4 300KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片電加熱循環(huán)除冰策略研究
    4.1 300KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片電加熱循環(huán)除冰模型
    4.2 仿真結(jié)果與分析
        4.2.1 流體場仿真結(jié)果與分析
        4.2.2 熱力場仿真結(jié)果與分析
    4.3 300KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)電加熱循環(huán)除冰策略研究
        4.3.1 循環(huán)控制加熱功率密度和除冰時(shí)間的確定
        4.3.2 循環(huán)控制單次加熱時(shí)間的確定
        4.3.3 葉片加熱分區(qū)的確定
        4.3.4 循環(huán)加熱與連續(xù)加熱除冰模式對比分析
    4.4 除冰效果影響因素分析
        4.4.1 隔熱層厚度對除冰效果的影響
        4.4.2 覆冰厚度對除冰效果的影響
        4.4.3 外界風(fēng)速對除冰效果的影響
        4.4.4 環(huán)境溫度對除冰效果的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 后續(xù)研究工作的展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A.作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄
    B.作者攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]輸電線路短路電流融冰過程與模型研究[D]. 范松海.重慶大學(xué) 2010
[2]飛機(jī)電熱除冰過程的傳熱特性及其影響研究[D]. 肖春華.中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心 2010

碩士論文
[1]碳納米紙復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)的電加熱性能研究[D]. 魏漢青.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]風(fēng)電除冰葉片溫度場預(yù)測方法研究及應(yīng)用[D]. 寧天宇.湘潭大學(xué) 2015
[3]風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片電加熱防/融冰過程和冰層脫落條件分析[D]. 楊秀余.重慶大學(xué) 2015
[4]電加熱防冰部件加熱功率的分布特性研究[D]. 朱光亞.南京航空航天大學(xué) 2014
[5]基于超聲波法的風(fēng)力機(jī)葉片翼型防除冰研究[D]. 王紹龍.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[6]熱塑性聚氨酯彈性體結(jié)構(gòu)及其老化性能的研究[D]. 李慧慧.復(fù)旦大學(xué) 2013
[7]風(fēng)力機(jī)槳葉超聲波防除冰理論與技術(shù)研究[D]. 譚海輝.長沙理工大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3643066