风机叶片冲蚀磨损数值模拟研究

【摘要】：风力发电作为新型能源产业,已经得到越来越广泛的发展。但是由于风机所处环境普遍存在着气沙两相流和气沙盐等多相流,在冲蚀与磨损相互作用下最终导致构件、设备失效,造成不可避免的经济损失。因此,本文通过Fluent软件对新疆地区风力发电机所处环境进行了模拟分析得到如下结论:(1)通过二维风机叶片材料的冲蚀试验与数值模拟发现:不同风速条件下,叶片材料的冲蚀率随着风速的增加而增加,数值模拟与试验冲蚀率发展趋势一致;而在不同粒径条件下,0.109-0.212mm的沙粒对叶片冲蚀率最大,试验与模拟所得冲蚀率发展趋势均为先增大后减小;不同冲蚀角条件下,叶片材料在90°时冲蚀率最大,试验与模拟所得叶片冲蚀规律均为脆性材料基本特征;(2)在二维叶片冲蚀磨损的基础上,本文对风机叶片的三维模型冲蚀模拟发现:在不同风速条件下,叶片的冲蚀磨损分布是由叶根部位逐渐转移至叶片前段,风速为34m/s时冲蚀量最大;在不同粒径条件下,叶片表面冲蚀分布会由区域状逐渐向受冲蚀较严重的部位聚集,形成砂眼;在不同冲蚀角条件下,随着角度的逐渐增加,冲蚀部位逐渐覆盖整个叶片迎风面,冲蚀量也随着冲蚀角的增大而增大;(3)本文针对风机所处地理环境进行模拟分析发现:不同季节条件下,由于春季是沙尘暴的频发期,所以这时风机叶片的冲蚀也是最严重的;不同地区条件下,由于沙漠地区早晚温差变化大、风沙大,造成风机叶片的平均冲蚀量是绿洲、绿洲边缘的2-4倍左右;不同沙尘天气条件下,由于强沙尘暴风速大、含沙量高,相比扬沙、一般沙尘暴天气造成叶片的冲蚀最为严重。
【关键词】：风机叶片 数值模拟 冲蚀率 冲蚀磨损 冲蚀分布
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315