發(fā)布時間：2021-03-02 00:21

　　當(dāng)今社會面臨著嚴(yán)峻的能源和環(huán)境問題,尋找綠色環(huán)保的可再生能源已成必然趨勢。風(fēng)能作為一種可循環(huán)利用的清潔能源,已逐漸引起人類的關(guān)注,風(fēng)力機(jī)發(fā)電必將蓬勃發(fā)展。風(fēng)力機(jī)經(jīng)常運行在風(fēng)沙環(huán)境中,風(fēng)力機(jī)葉片會受風(fēng)沙流的沖擊而產(chǎn)生磨損,影響風(fēng)力機(jī)的氣動特性,使風(fēng)力機(jī)的發(fā)電量降低。本文以NREL Phase VI風(fēng)力機(jī)葉片的縮比模型為研究對象,研究風(fēng)沙流對風(fēng)力機(jī)葉片磨損及氣動特性的影響。分析不同葉尖速比、不同顆粒直徑、不同顆粒形狀對風(fēng)力機(jī)葉片磨損及氣動特性的影響;葉尖三維效應(yīng)對葉尖磨損特性的影響。主要結(jié)論如下:（1）葉尖速比對風(fēng)力機(jī)葉片磨損特性的影響。隨著葉尖速比的減小,壓力面磨損區(qū)域沿葉片展向從葉尖開始逐漸向葉根擴(kuò)散,沿弦向從前緣開始逐漸向尾緣擴(kuò)散,且磨損程度逐漸減小。葉尖速比同樣對葉片的吸力面影響顯著,隨著葉尖速比的減小,吸力面的磨損區(qū)域更集中于前緣位置,其他位置幾乎不發(fā)生磨損,且葉片前緣位置的磨損量也逐漸降低。（2）葉尖速比對風(fēng)力機(jī)氣動特性的影響。隨著葉尖速比的減小,風(fēng)力機(jī)的功率變化趨勢為先上升后下降。當(dāng)加入50μm的顆粒后,風(fēng)力機(jī)的功率隨葉尖速比的變化趨勢與清潔空氣相同,但顆粒的加入使風(fēng)力機(jī)的功... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國風(fēng)資

工程碩士學(xué)位論文3（a）風(fēng)力機(jī)葉片前緣磨損圖（b）風(fēng)力機(jī)葉尖磨損圖圖1.4風(fēng)力機(jī)葉片磨損圖1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀風(fēng)力機(jī)長時間運行在野外環(huán)境中，其葉片會遭受風(fēng)沙和雨滴的磨蝕，使得風(fēng)力機(jī)葉片受損，從而對風(fēng)力機(jī)發(fā)電量產(chǎn)生影響[6-8]。1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)對風(fēng)力機(jī)葉片沖蝕磨損的實驗研究相對較少，多以數(shù)值模擬為主。董麟[9,10]通過采用CFD的方法對NACA-0012翼型進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在相同的沙塵質(zhì)量濃度下，翼型的升力系數(shù)隨粒徑的增大呈先下降后上升最后趨于平穩(wěn)的趨勢，阻力系數(shù)與之相反，呈先上升再下降最后趨于平穩(wěn)。金俊俊[11]對S809翼型進(jìn)行數(shù)值計算，發(fā)現(xiàn)當(dāng)雷諾數(shù)不同時，小于5μm粒徑的沙粒有較強(qiáng)的跟隨性，繞流現(xiàn)象明顯，大于50μm的沙粒開始與翼型前緣發(fā)生碰撞。王燕[12]研究發(fā)現(xiàn)不同的磨損類型對S809翼型的氣動特性影響不同。王亞娥[13]研究沙粒形狀對NACA0012翼型的影響，發(fā)現(xiàn)不同沙粒形狀的臨界顆粒Stokes數(shù)范圍不同。李新一[14,15]對750kW水平軸風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)葉片壓力面受風(fēng)壓作用較強(qiáng)，易產(chǎn)生磨蝕現(xiàn)象。王曉亮[16]采用數(shù)值模擬的方法對沙粒沖蝕葉尖涂層的過程進(jìn)行研究，分析沙粒以正向和斜向的方式對葉尖涂層進(jìn)行沖擊時所產(chǎn)生的應(yīng)力情況。王成澤[17]研究風(fēng)力機(jī)葉片的磨損隨沙粒粒徑和沙塵濃度的變化規(guī)律。魏鵬[18]以半徑為10m的100kW風(fēng)力機(jī)葉片模型為研究對象，發(fā)現(xiàn)0.2mm的顆粒對葉片前緣磨損的影響最為顯著�？祹熢碵19]通過對風(fēng)力機(jī)葉片沖蝕磨損的研究發(fā)現(xiàn)：隨著沖擊角度逐漸變大，磨損部位逐漸覆蓋整個壓力面。趙振希[20]基于顆粒Stokes數(shù)對某風(fēng)力機(jī)模型進(jìn)行研究，研究發(fā)現(xiàn)：距離葉尖越近的截面顆粒Stokes越大，葉片從葉尖處開始磨損，并逐漸向葉根擴(kuò)散。董曉峰[21]對葉片涂層材料進(jìn)行實驗，研究?

工程碩士學(xué)位論文150.2850.05712.08320.950.3150.05401.1520.950.3170.05391.11520.950.3460.05090.49420.950.3760.0479-0.01520.950.4000.0454-0.38120.950.4060.0448-0.47520.950.4370.0418-0.9220.950.4670.0387-1.35220.950.4750.0379-1.46920.950.4970.0356-1.77520.950.5000.0356-1.82520.95圖3.1風(fēng)輪模型圖3.2計算域3.1.2網(wǎng)格劃分為避免網(wǎng)格對運算結(jié)果的影響，網(wǎng)格采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，為了更好的觀察沙粒對風(fēng)力機(jī)葉片的磨損程度，需要將葉片周圍網(wǎng)格進(jìn)行加密處理，并對網(wǎng)格進(jìn)行無關(guān)性驗證，選取計算域的網(wǎng)格數(shù)約為1850萬，如圖3.3、3.4所示。圖3.3風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪近壁面網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)域靜止域入口出口


本文編號：3058239