風電除冰葉片溫度場預測方法研究及應用.pdf

1、隨著國內(nèi)風電市場的進一步發(fā)展，風能資源得到更大力度的開發(fā)。在某些風場中，風電葉片可能出現(xiàn)嚴重的結(jié)冰、覆冰情況，這將嚴重影響風力機發(fā)電效率及壽命。所以市場對抗冰凍葉片的需求越來越急迫，開發(fā)抗冰凍風機葉片成為了國內(nèi)風電葉片研究的一個重要方向。目前國內(nèi)在抗冰凍風電葉片的研發(fā)尚處于起步階段。本文在總結(jié)現(xiàn)在國際上主要的抗冰凍葉片技術(shù)的基礎上。根據(jù)國內(nèi)實際情況、風力機整機廠要求，選取熱氣抗冰凍技術(shù)進行研究，利用有限元軟件對風電葉片進行溫度場預測，為

2、熱氣抗冰凍技術(shù)提供理論指導。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　第一，本文首先提出了一種基于 AN SY S殼單元的風電葉片溫度場預測方法，解決葉片實體模型建模困難、復合材料等效熱物性參數(shù)難于獲得等問題，為風電葉片等復雜復合材料層合板結(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。
　　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驗平臺，對葉片進行加熱實驗，測取了相關(guān)溫度數(shù)據(jù)，供有限元計算加載使用以及結(jié)果

3、對比。為葉片溫度場有限元計算及計算結(jié)果準確度判斷提供參考。
　　第三，基于上述方法，本文對某型號風電葉片的溫度場進行了分析,并將AN SY S計算的結(jié)果與實驗測取數(shù)據(jù)進行對比，以驗證計算結(jié)果的精確性及方法的可靠性。
　　第四，編制開發(fā)了一款風電葉片溫度場分析輔助軟件，該軟件的編寫提出了一種葉片除冰溫度場分析的方式，大大簡化了計算過程和計算成本。
　　第五，對風電葉片的除冰控制方式進行了初步優(yōu)化研究。新的控制方式不僅可防

4、止葉片結(jié)冰，并能有效降低整個系統(tǒng)的能耗。
　　總之，本文對風電葉片溫度場預測方法進行了研究，將 ANSYS殼單元應用于風電葉片的溫度場分析，開成功開發(fā)了一款葉片除冰計算輔助軟件，可快速有效地預測風電葉片在各工況下的溫度場分布，為風電葉片等復雜的復合材料層合板結(jié)構(gòu)的傳熱分析探索了新的研究方法。在上述方法的基礎上，本文還成功研制了一套熱氣抗冰凍系統(tǒng)，并對除冰控制方式的優(yōu)化方法進行了一些初步研究，得到一些比較有意義的結(jié)果，為葉片抗冰凍裝