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叶片数对垂直轴风力机结冰分布影响风洞试验

沈贺 魏搏 姜禹 郭文峰 李岩

沈 贺,魏 搏,姜 禹,等. 叶片数对垂直轴风力机结冰分布影响风洞试验[J]. 实验流体力学,2021,35(4):67-72 doi: 10.11729/syltlx20200094
引用本文: 沈 贺,魏 搏,姜 禹,等. 叶片数对垂直轴风力机结冰分布影响风洞试验[J]. 实验流体力学,2021,35(4):67-72 doi: 10.11729/syltlx20200094
SHEN H,WEI B,JIANG Y,et al. Wind tunnel test of blade number effect on icing distribution of vertical axis wind turbine[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2021,35(4):67-72. doi: 10.11729/syltlx20200094
Citation: SHEN H,WEI B,JIANG Y,et al. Wind tunnel test of blade number effect on icing distribution of vertical axis wind turbine[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2021,35(4):67-72. doi: 10.11729/syltlx20200094

叶片数对垂直轴风力机结冰分布影响风洞试验

doi: 10.11729/syltlx20200094
基金项目: 国家自然科学基金(51976029);新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)开放课题(LAPS19009)
详细信息
    作者简介:

    沈贺:(1994-),男,黑龙江兰西人,硕士研究生。研究方向:风力机结冰与防/除冰。通信地址:黑龙江省哈尔滨市东北农业大学工程学院(150030)。E-mail:563331515@qq.com

    通讯作者:

    E-mail:liyanneau@163.com

  • 中图分类号: TK83

Wind tunnel test of blade number effect on icing distribution of vertical axis wind turbine

  • 摘要: 风力机叶片表面结冰会降低其气动性能和发电效率。本文研究了旋转状态下叶片数对垂直轴风力机叶片表面结冰分布的影响;搭建了利用自然低温的结冰风洞试验系统;测试了3种叶片数(1、2、4)、3种尖速比(0.2、0.6、1.0)条件下的叶片结冰分布情况。结果表明:在不同尖速比下,叶片数对垂直轴风力机叶片表面结冰分布规律影响显著,叶片内外表面的结冰总体呈现非对称分布特点;随着叶片数增加,叶片表面冰层厚度呈先增后减的变化趋势;在叶片前缘弦长10%区域内,冰层厚度增幅显著大于叶片其他部位;随尖速比增大,叶片前缘冰层厚度显著大于叶片其他部位,叶片前缘内外表面的冰层厚度差值呈递增的变化趋势。研究结果可为风力机叶片防/除冰技术提供参考。
  • 图  1  结冰风洞试验系统

    Figure  1.  Experimental system of icing wind tunnel

    图  2  水雾喷射系统

    Figure  2.  Spray system

    图  3  试验叶片样件

    Figure  3.  Blade rotor used for experiment

    图  4  风轮示意图

    Figure  4.  Diagram of wind rotor

    图  5  叶片结冰分布

    Figure  5.  Icing distribution of blade

    图  6  冰层厚度示意图

    Figure  6.  Schematic diagram of ice thickness

    图  7  叶片弦长相对位置

    Figure  7.  Relative position of the chord length

    图  8  叶片冰层厚度

    Figure  8.  The icing thickness of blade

    图  9  叶片冰层平均厚度

    Figure  9.  The average ice thickness of blade

    表  1  试验条件

    Table  1.   Experimental condition

    试验条件数值
    温度 T/℃ –12~–14
    尖速比 λ 0.2, 0.6, 1.0
    风速 U/(m·s–1 4
    叶片数 B 1, 2, 4
    液态水含量 LWC/(g·m–3 0.58
    水滴平均直径 MVD/μm 50
    试验时间 t/min 15
    拍摄间隔 Δt/min 5
    下载: 导出CSV

    表  2  试验方案

    Table  2.   Experimental scheme

    工况尖速比 λ叶片数 B
    1 0.2 1
    2 0.2 2
    3 0.2 4
    4 0.6 1
    5 0.6 2
    6 0.6 4
    7 1.0 1
    8 1.0 2
    9 1.0 4
    下载: 导出CSV
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    LI Y,SUN C,GUO W F,et al. Design of icing wind tunnel experiment system for rotating blades by using natural low temperature[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics,2018,32(2):40-47. doi: 10.11729/syltlx20170073
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-02
  • 修回日期:  2020-09-23
  • 网络出版日期:  2021-08-26
  • 刊出日期:  2021-08-25

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日