風(fēng)電除冰葉片溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)方法研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著國(guó)內(nèi)風(fēng)電市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，風(fēng)能資源得到更大力度的開(kāi)發(fā)。在某些風(fēng)場(chǎng)中，風(fēng)電葉片可能出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)冰、覆冰情況，這將嚴(yán)重影響風(fēng)力機(jī)發(fā)電效率及壽命。所以市場(chǎng)對(duì)抗冰凍葉片的需求越來(lái)越急迫，開(kāi)發(fā)抗冰凍風(fēng)機(jī)葉片成為了國(guó)內(nèi)風(fēng)電葉片研究的一個(gè)重要方向。目前國(guó)內(nèi)在抗冰凍風(fēng)電葉片的研發(fā)尚處于起步階段。本文在總結(jié)現(xiàn)在國(guó)際上主要的抗冰凍葉片技術(shù)的基礎(chǔ)上。根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)際情況、風(fēng)力機(jī)整機(jī)廠(chǎng)要求，選取熱氣抗冰凍技術(shù)進(jìn)行研究，利用有限元軟件對(duì)風(fēng)電葉片進(jìn)行溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)，為

2、熱氣抗冰凍技術(shù)提供理論指導(dǎo)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　第一，本文首先提出了一種基于 AN SY S殼單元的風(fēng)電葉片溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)方法，解決葉片實(shí)體模型建模困難、復(fù)合材料等效熱物性參數(shù)難于獲得等問(wèn)題，為風(fēng)電葉片等復(fù)雜復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)的傳熱分析探索新的方法，為葉片抗冰凍裝置的研制提供理論指導(dǎo)。
　　第二，自行研發(fā)了一套熱氣抗冰凍系統(tǒng)，利用該裝置搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)葉片進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)，測(cè)取了相關(guān)溫度數(shù)據(jù)，供有限元計(jì)算加載使用以及結(jié)果

3、對(duì)比。為葉片溫度場(chǎng)有限元計(jì)算及計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度判斷提供參考。
　　第三，基于上述方法，本文對(duì)某型號(hào)風(fēng)電葉片的溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析,并將AN SY S計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)取數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的精確性及方法的可靠性。
　　第四，編制開(kāi)發(fā)了一款風(fēng)電葉片溫度場(chǎng)分析輔助軟件，該軟件的編寫(xiě)提出了一種葉片除冰溫度場(chǎng)分析的方式，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程和計(jì)算成本。
　　第五，對(duì)風(fēng)電葉片的除冰控制方式進(jìn)行了初步優(yōu)化研究。新的控制方式不僅可防

4、止葉片結(jié)冰，并能有效降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗。
　　總之，本文對(duì)風(fēng)電葉片溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究，將 ANSYS殼單元應(yīng)用于風(fēng)電葉片的溫度場(chǎng)分析，開(kāi)成功開(kāi)發(fā)了一款葉片除冰計(jì)算輔助軟件，可快速有效地預(yù)測(cè)風(fēng)電葉片在各工況下的溫度場(chǎng)分布，為風(fēng)電葉片等復(fù)雜的復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)的傳熱分析探索了新的研究方法。在上述方法的基礎(chǔ)上，本文還成功研制了一套熱氣抗冰凍系統(tǒng)，并對(duì)除冰控制方式的優(yōu)化方法進(jìn)行了一些初步研究，得到一些比較有意義的結(jié)果，為葉片抗冰凍裝