由于西北地區(qū)獨特的風沙天氣,風力機葉片受到沙塵顆粒的沖擊,在葉片表面上產(chǎn)生沖蝕磨損,嚴重影響風力機葉片的氣動性能,降低風力機年發(fā)電量,因此,建立風力機葉片材料的磨損模型對預測風力機葉片磨損尤其重要。首先設計了可控質(zhì)量流率的風沙風洞試驗臺,并對試驗段內(nèi)的顆粒質(zhì)量分布規(guī)律進行研究。本試驗臺在現(xiàn)有直流式低湍流度風洞的基礎上,加裝了風洞混合段、風洞收縮段與風洞試驗段。風沙風洞試驗臺使用自主設計的螺桿輸沙裝置供沙,使用鼓風機將螺桿輸沙裝置輸出的沙粒通過排管輸送至風洞混合段內(nèi),與風洞來流相互混合,沙粒最終通過風洞收縮段進入風洞試驗段。本文選用顆粒直徑在0.4mm⁰.5mm的沙粒,在試驗段風速10m/s的條件下,測量顆粒在試驗段內(nèi)的顆粒質(zhì)量分布,得出結論如下:（1）顆粒在風洞試驗段內(nèi)前0.6m流動較為紊亂,0.6m至0.9m之間顆粒流動均勻;（2）試驗段截面2的顆粒質(zhì)量分布與排管出口高度有關,試驗段截面2的顆粒質(zhì)量流率與排管的輸沙速率有關;（3）通過三種回歸函數(shù)對各排管在試驗段截面2的顆粒質(zhì)量分布曲線進行擬合,得到試驗段截面2處的顆粒質(zhì)量分布規(guī)律。（4）對風洞混合段內(nèi)9根排管分... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

壓強梯度引起的附加壓強分布

風沙風洞流動特性試驗及風力機葉片材料的沖蝕磨損研究181.輸沙螺桿2.沙箱3.沙箱入口4.步進電機5.下沙口6.風洞混合段7.排管8.風洞收縮段9.風洞試驗段10.直立式集沙儀11.壓力閥門12.鼓風機圖3.1風沙兩相流試驗臺簡圖開始試驗時，開啟風洞，調(diào)整各排管對應的顆粒輸送裝置，將顆粒以不同輸沙速率輸送至下沙口，通過風機產(chǎn)生的高速氣流將顆粒通過排管輸送至風洞內(nèi)，使用直立式集沙儀測量風洞試驗段內(nèi)的顆粒質(zhì)量分布。3.2混合裝置的結構設計與排管的空間分布3.2.1混合裝置的結構混合裝置主要由兩部分組成：風洞混合段與顆粒輸送裝置。通過對顆粒混合方法與顆粒輸送手段進行調(diào)研與分析，發(fā)現(xiàn)噴管沖蝕磨損試驗臺和風沙風洞都較難準確控制顆粒質(zhì)量濃度的均勻分布，因此，設計風沙風洞試驗臺的風洞混合段與顆粒輸送裝置尤為重要。通過對現(xiàn)有噴管沖蝕磨損試驗臺、風沙風洞的試驗方法進行研究，發(fā)現(xiàn)噴管沖蝕磨損試驗臺的試驗方法主要采用使用高壓氣流帶動顆粒，通過混合室等裝置對顆粒進行混合，最終通過排管噴射對試樣表面噴射顆粒；風沙風洞的試驗方法主要分為在試驗段前部鋪設沙床，在試驗段前部放置漏斗重力下沙，通過單一噴管對試驗段內(nèi)噴射沙粒。對以上多試驗方法進行研究發(fā)現(xiàn)，各噴管沖蝕磨損試驗臺、風沙風洞都較難準確控制試驗段內(nèi)顆粒的均勻分布。通過一系列的研究與試驗，發(fā)現(xiàn)多排管同步輸沙的方式可以較為準確的控制試驗段內(nèi)顆粒的均勻分布。風洞混合段由截面尺寸為600mm×600mm，長850mm的混合段外壁與9根排管組成，9根排管通過一定的順序和空間位置安裝在在混合段外壁，每根排管都與

工程碩士學位論文19獨立的鼓風機和輸沙裝置相連，通過鼓風機生成的高速氣流將輸沙裝置輸送的顆粒通過排管噴入混合段，并與風洞的來流相互混合，在風洞來流與排管射流的共同作用下將顆粒輸送至風洞試驗段。如圖3.2，以風洞混合段入口中心點豎直向上150mm的位置為坐標原點O，風洞氣流流動方向為Z軸正方向，以豎直向下方向為X軸正方向。圖3.2風洞混合裝置排管樣式示意圖顆粒輸送裝置需要將顆粒以均勻穩(wěn)定的速率輸送至風洞混合裝置的排管中。通過對試驗條件進行分析發(fā)現(xiàn)，相比于實際生活中使用的輸沙裝置，本試驗用輸沙裝置的輸沙速率極小，且對顆粒輸送裝置的輸沙速率做到精確控制，保證顆粒在均勻輸送過程中的物理性質(zhì)如形狀、直徑不會發(fā)生變化。對多種顆粒輸送方法進行可行性分析，自行設計了符合試驗要求的螺桿輸送器。顆粒輸送裝置由9個螺桿輸送器組成，顆粒輸送裝置如圖3.3所示。圖3.3顆粒輸送裝置示意圖


本文編號：3318471