【摘要】：風(fēng)力機(jī)槳葉覆冰是影響風(fēng)力機(jī)安全可靠性的主要因素之一,槳葉覆冰使風(fēng)力機(jī)組效率降低,輸出功率減少,嚴(yán)重覆冰時(shí)還將導(dǎo)致機(jī)組的非計(jì)劃停機(jī)。因此,處于寒冷氣象條件下的風(fēng)力機(jī)槳葉結(jié)冰的相關(guān)研究已經(jīng)成為保證風(fēng)力機(jī)安全運(yùn)行需要解決的迫切問(wèn)題。 目前對(duì)風(fēng)力機(jī)槳葉結(jié)冰現(xiàn)象的數(shù)值模擬尚處于起步階段。本文在總結(jié)前人針對(duì)機(jī)翼和架空導(dǎo)線結(jié)冰數(shù)值模擬方法的基礎(chǔ)上,選取結(jié)冰所需的預(yù)測(cè)模型和所需的熱力學(xué)模型。通過(guò)分析槳葉覆冰的主要傳熱過(guò)程,建立了覆冰的數(shù)值模擬理論模型。 本文對(duì)風(fēng)力機(jī)槳葉覆冰的成因與所需條件、影響因素、以及霜冰和光冰兩種冰型的形成進(jìn)行了研究。根據(jù)槳葉覆冰的特性,在GAMBIT軟件中建立了槳葉翼型的物理模型,借助流體計(jì)算軟件FLUENT,計(jì)算了光潔翼型的氣動(dòng)性能參數(shù)和過(guò)冷水滴體積分?jǐn)?shù)這一結(jié)冰的關(guān)鍵因子,并且得出過(guò)冷水滴收集系數(shù)的分布曲線。采用迭代算法對(duì)不同風(fēng)速、溫度和攻角下的風(fēng)力機(jī)槳葉翼型覆冰進(jìn)行了計(jì)算,得出了覆冰的外形、覆冰前后翼型氣動(dòng)性能參數(shù)以及覆冰區(qū)域的分布。 通過(guò)翼型覆冰的數(shù)值模擬方式,在風(fēng)力機(jī)槳葉取多段翼型進(jìn)行了覆冰的數(shù)值模擬,取得了各個(gè)翼型生成的冰形。通過(guò)對(duì)覆冰前后槳葉氣動(dòng)性能的模擬計(jì)算,得出了風(fēng)力機(jī)槳葉在覆冰情況下的升阻力系數(shù)變化規(guī)律。本文的研究結(jié)果對(duì)于風(fēng)力機(jī)運(yùn)行控制具有參考價(jià)值,對(duì)風(fēng)力機(jī)槳葉的覆冰機(jī)理研究具有一定的意義,并且為接下來(lái)針對(duì)風(fēng)力機(jī)槳葉結(jié)冰的實(shí)驗(yàn)研究以及所開發(fā)的防／除冰設(shè)備提供了對(duì)應(yīng)的理論基礎(chǔ)和對(duì)比數(shù)據(jù)。
【圖文】：

2.2.3.2水滴軌跡方程空氣中的過(guò)冷水滴與風(fēng)力機(jī)碰撞的時(shí)候，為了取得碰撞的具體位置以及水滴碰撞速度，需要對(duì)水滴軌跡方程進(jìn)行求解。如圖2.3所示，為了達(dá)到風(fēng)力機(jī)槳葉結(jié)冰和翼型結(jié)冰的CFD數(shù)值模擬，，必須對(duì)每個(gè)水滴進(jìn)行跟蹤，以確定水滴是否與槳葉發(fā)生碰撞。在計(jì)算水滴軌跡時(shí)做以下理想化假設(shè)[291:1.水滴的體積保持不變，但是其形狀可以改變，引入與水滴體積相等的當(dāng)量球的概念，其直徑為d、。2.水滴的密度在整個(gè)過(guò)程中保持不變。3.水滴的初始速度與自由流的速度相等，水滴體積很小以至于它們的繞流不會(huì)影響流場(chǎng)的性質(zhì)。圖2.3水滴軌跡示意圖為了計(jì)算水滴軌跡，考慮作用在水滴上的重力、定律，水滴軌跡方程可以寫成為:城反=F其中:MJ=幾氣浮力和阻力

為瘤狀冰;介于霜狀冰和瘤狀冰之間的冰型稱為混合冰，它在滯止區(qū)域附近有回流現(xiàn)象，具有瘤狀冰的特征，而在上下結(jié)冰極限附近收集的過(guò)冷水滴立即凍結(jié)，也具有霜狀冰的特征[331。如圖2.8所示，本文主要研究最常見(jiàn)的兩大類:霜冰(RimeIce)和光冰 (GlazeIce)。霜冰是空氣中的過(guò)冷水滴在與物體碰撞點(diǎn)處直接凝結(jié)成
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TK83

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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