風電是一種區(qū)別于傳統(tǒng)能源的新型能源,具有環(huán)境友好,方便清潔,經(jīng)濟高效等優(yōu)點。隨著人們對傳統(tǒng)能源弊端的認識不斷加深,越來越多的國家將風電作為未來發(fā)展的一個重點。在實際運行過程中,風機葉片的葉尖速度可達到100m/s以上。沒有涂層保護的葉片長期暴露在自然環(huán)境中,會很快磨損、老化,甚至發(fā)生破壞。由此可見,涂層在葉片的工作過程中的作用很重要。本文對風機葉片涂層在雨蝕作用下的力學響應進行了理論分析,數(shù)值模擬和試驗研究,探討了雨蝕作用下涂層失效的機理,并在此基礎上提出了涂層的材料選擇、參數(shù)優(yōu)化方法。首先,本文對風電葉片涂層的雨滴碰撞進行了分析研究,探討了各項沖擊參數(shù)對涂層應力及形變的影響,并進一步進行了涂層的參數(shù)優(yōu)化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)涂層應力與雨滴的沖擊角度呈線性相關(guān),而且,涂層應力會隨著雨滴粒徑的增大而快速增大。涂層厚度的增加,可以使得涂層表面壓應力快速降低,最后趨于平穩(wěn)。降低涂層模量能顯著降低受沖擊時涂層中的拉應力,在高模量和低模量兩種涂層配合使用時,模量較低的涂層在表面時可以適量降低涂層所受的拉伸應力,較大的增加壓縮應力。此外,本文還研究了雨滴耦合沖擊的情況,考察了雨滴間距和高度差的變化對涂層應力應... 

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 中國風能資源
        1.1.2 雨蝕情況
        1.1.3 風機葉片常用涂層選擇
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究的目的及主要內(nèi)容
第二章 葉片模擬相關(guān)理論介紹
    2.1 葉片在流場中的數(shù)值模擬
        2.1.1 雨載荷的確定
        2.1.2 流體力學基礎
    2.2 葉尖涂層與雨滴的碰撞方法簡介
        2.2.1 光滑粒子流體動力學方法(SPH)
        2.2.2 LS-DYNA碰撞分析介紹
    2.3 本章小結(jié)
第三章 葉片雨蝕研究數(shù)值模擬
    3.1 葉片在流場中的數(shù)值模擬
    3.2 單雨滴對涂層碰撞的數(shù)值模擬
        3.2.1 SPH-FEM碰撞模型有效性驗證
        3.2.2 涂層與雨滴碰撞的沖擊歷程
        3.2.3 沖擊角度對涂層受力的數(shù)值模擬
        3.2.4 雨滴直徑對涂層的受力的數(shù)值模擬
        3.2.5 不同涂層材料在雨滴沖擊下的受力狀況數(shù)值模擬
        3.2.6 涂層厚度對涂層應力及變形的影響
        3.2.7 涂層組合的優(yōu)化分析
        3.2.8 涂層表面水層對沖擊的削弱
    3.3 雨滴耦合效應
        3.3.1 雙雨滴耦合的涂層受力分析
        3.3.2 四雨滴耦合的涂層受力分析
        3.3.3 雙雨滴沖擊的流態(tài)分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 聚氨酯涂層的性能試驗研究及破壞機理分析
    4.1 內(nèi)聚破壞
        4.1.1 沖擊過程引發(fā)的內(nèi)聚破壞
        4.1.2 聚氨酯的固化機理
        4.1.3 氣泡缺陷的造成的內(nèi)聚破壞
    4.2 界面破壞-聚氨酯涂層與基底的界面性能
        4.2.1 涂層附著力測試
        4.2.2 涂層剪應力測試
    4.3 雨蝕狀況-雨蝕測試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
        5.2.1 本文研究的不足之處
        5.2.2 后續(xù)研究重點
致謝
參考文獻
攻讀學位期間的科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[3]基于SPH的流體仿真數(shù)值算法及工程應用研究[D]. 焦培剛.山東大學 2010

碩士論文
[1]幾何參數(shù)對復合材料厚膠層膠接的影響研究[D]. 彭�？�.武漢理工大學 2017



本文編號：3647453