水平轴风力机叶片结冰分布数值模拟与冰风洞试验研究

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．1．1 风能利用

1．1．2 寒冷地区风能利用

1．2 国内外研究现状

1．2．1 结冰理论与数值模拟研究现状

1．2．2 结冰风洞试验研究现状

1．2．3 研究现状分析

1．3 研究目的与内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

1．4 研究路线

2 水平轴风力机结冰基础理论及计算方法

2．1 水平轴风力机工作原理

2．1．1 风力机叶片翼型

2．1．2 风力机结构参数

2．1．3 水平轴风力机气动理论

2．2 水平轴风力机结冰基础理论

2．2．1 结冰气象条件

2．2．2 结冰类型

2．2．3 结冰过程及结冰强度

2．3 水平轴风力机旋转叶片准三维结冰计算方法

2．3．1 风力机旋转叶片准三维结冰计算思路

2．3．2 二维翼型结冰计算方法

2．3．3 风力机云雾结冰主要影响因素

2．4 本章小结

3 水平轴风力机旋转叶片结冰分布数值模拟

3．1 风力机叶片外形参数及计算网格

3．2 风力机叶片结冰分布数值模拟与分析

3．2．1 风力机叶片结冰分布

3．2．2 风力机叶片结冰典型特征量分析

3．3 本章小结

4 利用自然低温结冰风洞试验系统设计

4．1 利用自然低温结冰风洞试验系统搭建

4．1．1 结冰风洞试验系统工作原理及技术参数

4．1．2 结冰风洞试验系统各部件设计

4．2 结冰风洞试验系统参数测量

4．2．1 试验段温度测量与分析

4．2．2 流场均匀性测量与分析

4．2．3 液态水含量(LWC)分布测量与分析

4．2．4 水滴粒子平均直径(MVD)测量与分析

4．3 固定叶片结冰风洞试验

4．3．1 固定叶片结冰试验装置与方法

4．3．2 叶片结冰分布分析

4．4 试验结果与数值模拟对比分析

4．5 本章小结

5 旋转叶片结冰风洞试验

5．1 旋转叶片结冰风洞试验系统搭建

5．2 旋转圆柱结冰风洞试验

5．2．1 试验模型及方法

5．2．2 结冰风洞试验能力验证及结冰分布分析

5．2．3 旋转圆柱结冰典型特征量分析

5．2．4 冰型特征量回归模型分析

5．3 旋转铝制叶片段结冰风洞试验

5．3．1 试验模型与方法

5．3．2 结冰风洞试验能力验证及结冰分布分析

5．3．3 旋转叶片段结冰典型特征量分析

5．4 旋转空心玻璃钢叶片段结冰风洞试验

5．4．1 试验模型及方法

5．4．2 结冰风洞试验能力验证及结冰分布分析

5．4．3 旋转叶片段结冰典型特征量分析

5．4．4 冰型特征量回归方程

5．5 本章小结

6 风力机叶片结冰相似方法研究

6．1 结冰相似基础理论与方法

6．1．1 结冰相似理论

6．1．2 结冰相似方法

6．2 基于结冰相似方法的风洞试验系统

6．2．1 结冰试验系统改进方案及结冰相似方法

6．2．2 试验系统参数测量

6．2．3 改造前后试验系统性能对比

6．3 风力机叶片结冰相似方法评估

6．3．1 计算翼型及参数条件

6．3．2 数值计算结果及讨论

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要工作及结论

7．2 创新点

7．3 展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文