| 题名 | 风沙环境下风力机叶片的冲蚀磨损特性研究 |
| 作者 | 王成泽 |
| 答辩日期 | 2016 |
| 导师 | 李德顺 |
| 关键词 | 风沙环境 风力机叶片 冲蚀磨损特性 DPM模型 前缘磨损 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 风力发电机组长期暴露在恶劣的风沙环境下,使得风力机叶片发生冲蚀磨损,严重威胁到风力机的安全稳定运行及能量输出。因此,对风力机叶片的冲蚀磨损行为进行研究显得尤为必要。本文首先基于N-S方程,结合RNG k-?湍流模型和DPM模型对风沙环境下风轮的冲蚀磨损行为进行了数值计算。通过分析多种不同工况下风轮叶片的冲蚀磨损特性,研究了颗粒直径、沙尘浓度及来流风速对风力机叶片冲蚀磨损的影响规律。其次,结合实际运行风力机叶片前缘的磨损形貌,对DU 96-W-180翼型前缘进行改型,并采用CFD方法计算翼型的空气动力特性,通过分析升、阻力曲线及流场特性,来研究前缘磨损对翼型空气动力特性的影响机理。(1)对风轮叶片冲蚀磨损特性研究的主要结果如下:a)风沙环境下旋转风轮叶片表面的磨损主要集中在叶片前缘和压力面,磨损最严重的区域为前缘,靠近叶尖处尤其严重;次严重区域发生在压力面;叶片吸力面除前缘部分外基本不发生磨损;b)颗粒直径对叶片磨损区域分布和磨损量影响较大。随着颗粒直径的增加,磨损率先增大后基本保持稳定;粒径越大的颗粒越容易撞击到叶片,撞击力度越大,单个颗粒造成的磨损越严重,同时,反弹后对气流的跟随性越差;c)颗粒浓度的增加对磨损位置的影响较小,但叶片的磨损量随着浓度的增加呈线性增长规律;d)风轮转速一定,随着来流风速增大,颗粒对叶片表面的冲击角在前缘减小,而在压力面其它区域逐渐增大,导致前缘磨损减弱,压力面其它区域磨损变严重;磨损率的大小跟来流风速和冲击角度都有关系。(2)前缘磨损对翼型空气动力特性的影响研究,结果表明:a)砂眼和小坑对翼型的升、阻力系数影响较小,而前缘脱层对它们的影响显著,尤其在大攻角下,升力系数显著减小,阻力系数大幅增加;随着磨损越来越严重,减小和增加的幅度逐渐增大。b)前缘磨损加剧了翼型吸力面尾缘附近的流动分离,且使分离点前移;砂眼和小坑对气流在翼型前缘的流动影响较小;脱层对翼型前缘附近流动影响较大,因脱层导致翼型表面出现台阶,气流绕过台阶先发生分离,然后再次附着翼型表面向后流动。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 64 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91857]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王成泽. 风沙环境下风力机叶片的冲蚀磨损特性研究[D]. 2016. |
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