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。本文在總結現(xiàn)在國際上主要的抗冰凍葉片技術的基礎上。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構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，測取了相關溫度數(shù)據(jù)，供有限元計算加載使用以及結果

3、對比。為葉片溫度場有限元計算及計算結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計算的結果與實驗測取數(shù)據(jù)進行對比，以驗證計算結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構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果，為葉片抗冰凍裝