以海上風(fēng)電場高濕度環(huán)境為背景,假設(shè)濕空氣為空氣和小液滴的混合氣體,基于歐拉壁面膜模型計算旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的三維風(fēng)力機(jī)葉片的氣動特性,著重分析三維旋轉(zhuǎn)條件下水滴在葉片表面的分布及其對葉片氣動性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),隨濕度增大,葉片功率和推力減小。濕氣主要影響風(fēng)力機(jī)葉片的表面摩擦阻力,對葉片的表面壓力系數(shù)影響較小。通過計算各種條件下葉片表面液滴收集、沖擊特性,獲得了葉片局部的液滴收集效率,通過分析液滴/顆粒在不同條件下碰撞沖擊葉片表面的位置,為開發(fā)防水、防覆冰葉片涂層等有針對性的防護(hù)措施提供理論支持。 

【文章來源】：機(jī)械工程學(xué)報. 2017,53(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

山東某沿海風(fēng)電場及葉片表面污染情況

WCmLV(4)式中pm——撞擊質(zhì)量流率；LWC——含水量；V——第二項(液滴)遠(yuǎn)場流速。1.2葉片CFD數(shù)值計算模擬驗證幾何模型采用國內(nèi)某型1.5MW風(fēng)力機(jī)葉片(圖2)，葉片41m，風(fēng)輪直徑84m。此次計算不考慮機(jī)艙和塔架的影響。對于3葉片風(fēng)輪，考慮其120o旋轉(zhuǎn)周期性，只對單葉片進(jìn)行數(shù)值計算。選取15倍葉輪半徑的球形區(qū)域為計算域。為提高計算精度和節(jié)省計算時間，采用全六面體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)約為623.7萬。圖3是網(wǎng)格整體輪廓及局部放大示意圖。葉片表面邊界層及葉尖等重點流動特征區(qū)采用加密處理。圖2葉片幾何圖3網(wǎng)格流場外邊界為給定速度入口條件，兩側(cè)為旋轉(zhuǎn)周期性邊界條件，輪轂和葉片表面為無滑移壁面邊界條件。流體設(shè)定為25℃的空氣，參考壓力設(shè)置為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，計算域設(shè)置成rotating，轉(zhuǎn)速根據(jù)不同的工況而改變，旋轉(zhuǎn)軸為z軸。對應(yīng)于風(fēng)力機(jī)運行工況，風(fēng)速由3m/s到12m/s，主要計算7m/s、10m/s風(fēng)況下風(fēng)輪氣動性能，因此計算結(jié)果接近勢流解，計算模型采用風(fēng)力機(jī)計算最常用的Spalart-Allmaras模型和k-SST模型，采用耦合求解。圖4給出了兩種模型計算結(jié)果和GHBladed設(shè)計功率曲線。由圖可見，兩種模型計算結(jié)果在額定

m顆�；蛞旱巫矒舯砻娴馁|(zhì)量流率，pV，lV為顆粒和液膜的速度。定義收集系數(shù)為pWCmLV(4)式中pm——撞擊質(zhì)量流率；LWC——含水量；V——第二項(液滴)遠(yuǎn)場流速。1.2葉片CFD數(shù)值計算模擬驗證幾何模型采用國內(nèi)某型1.5MW風(fēng)力機(jī)葉片(圖2)，葉片41m，風(fēng)輪直徑84m。此次計算不考慮機(jī)艙和塔架的影響。對于3葉片風(fēng)輪，考慮其120o旋轉(zhuǎn)周期性，只對單葉片進(jìn)行數(shù)值計算。選取15倍葉輪半徑的球形區(qū)域為計算域。為提高計算精度和節(jié)省計算時間，采用全六面體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)約為623.7萬。圖3是網(wǎng)格整體輪廓及局部放大示意圖。葉片表面邊界層及葉尖等重點流動特征區(qū)采用加密處理。圖2葉片幾何圖3網(wǎng)格流場外邊界為給定速度入口條件，兩側(cè)為旋轉(zhuǎn)周期性邊界條件，輪轂和葉片表面為無滑移壁面邊界條件。流體設(shè)定為25℃的空氣，參考壓力設(shè)置為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，計算域設(shè)置成rotating，轉(zhuǎn)速根據(jù)不同的工況而改變，旋轉(zhuǎn)軸為z軸。對應(yīng)于風(fēng)力機(jī)運行工況，風(fēng)速由3m/s到12m/s，主要計算7m/s、10m/s風(fēng)況下風(fēng)輪氣動性能，因此計算結(jié)果接近勢流解，計算模型采用風(fēng)力機(jī)計算最常用的Spalart-Allmaras模型和k-SST模型，采用耦合求解。圖4給出了兩種模型計算結(jié)果和GHBladed設(shè)計功率曲線。由圖可見，兩種模型計算結(jié)果在額定

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]風(fēng)切變對風(fēng)力機(jī)尾流湍流特征影響的研究[J]. 侯亞麗,汪建文,王強(qiáng),王鑫廳.  機(jī)械工程學(xué)報. 2016(16)
[2]動態(tài)氣動載荷和構(gòu)件振動對風(fēng)力機(jī)氣彈特性的影響分析[J]. 李德源,汪顯能,莫文威,張湘?zhèn)?  機(jī)械工程學(xué)報. 2016(14)
[3]翼型濕空氣非平衡凝結(jié)流動的數(shù)值研究[J]. 孫秀玲,李亮,李國君.  航空學(xué)報. 2010(08)
[4]濕空氣凝結(jié)對ONERA M6機(jī)翼氣動特性影響的數(shù)值研究[J]. 孫秀玲,李亮,李國君.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2010(02)



本文編號：3604572