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风力机叶片侵蚀行为的数值模拟

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更新时间:2025-01-15 09:23:36



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风力机叶片侵蚀行为的数值模拟 2017年第4期(总第232期)
doi:10. 3969/j. issn. 1009 3230. 2017.04. 003
应用能源技术
风力机叶片侵蚀行为的数值模拟
何广军
(大唐山东发电有限公司,青岛266061)
摘要:利用斯托克斯粒子数,通过分析砂粒与风力机叶片翼型的冲击过程来研究风力机叶片的侵蚀行为。研究结果表明,当粒子的斯托克斯数小于某一值时,砂粒将绕过叶片翼型并且不形成侵蚀。随着颗粒的斯托克斯数的增加,砂粒开始冲击叶片并侵蚀叶片,最严重的侵蚀位于停滞点的两侧。
关键词:砂粒;磨损;风力机;翼型;数值模拟
中图分类号:TK89
文献标志码:B
文章编号:10093230(2017)040009-05
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NumericalSimulationofSandErosionBehaviorofWindTurbineBlade
HE Guang jun
(Datang ShandongPower GenerationCo.Ltd.Qingdao266061,ShandongProvince,China) Abstract: With the help of Stokes number of particle, the erosion behavior of wind turbine blade wa studied by analyzing the process of sand impact with its airfoil. It is found that the sands will bypass the blade and no erosion formed when the Stokes number of particle is smaller than a certain value With the increase of the Stokes number of particle, the sands begin to impact the blade and erode it, the most serious erosion must be located at the two sides of the stagnation point.
Key words: Numerical simulation; Sand erosion; Wind turbine blade; Airfoil; Leading edge
0引言
风力机的设计寿命要求满足至少25年,而在设计使用寿命范围内,叶片易受热、水分、辐射、固体颗粒和雨的侵蚀[1-3]。这些影响因素将恶化或污染叶片表面涂层,增加粗糙度,如图1所示。随着时间的推移,磨损侵蚀越来越严重,如果不及时修复,严重会造成叶片结构损伤乃至叶片断裂。侵蚀最终使得风力机的空气动力学特性恶化并且降低其年发电量。D.S.Li等[4]人的研究表明,粗糙翼型较平滑翼型的升力系数降低约40%,阻力系数增加十倍以上。A.Sareen等[5]研究了前缘侵蚀对风力机叶片的影响。发现叶片前缘侵蚀对
收稿日期:2017-03-10
修订日期:20170326
作者简介:何广军,男,工程师。万方数据
风力机极其不利。侵蚀可造成现代风力机发电量的损失高达25%。X.F.Dong通过实验研究了风力机叶片材料的侵蚀行为[6]。文中基于颗粒输运模型和斯托克斯粒子数,通过分析砂粒冲击翼型的行为分析风力机叶片的侵蚀行为。
图1叶片表面磨损
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