大型风机迎风面覆冰增长规律及气动特性

在低温高湿环境下，风力机叶片易发生覆冰，导致停机甚至结构损伤。本文模拟了不同气象条件下叶片表面水滴撞击特性，分析了积冰发展对气动性能的影响，并结合野外实测数据进行验证。结果表明：水滴中值直径20～40 μm时碰撞率变化显著；风速8～10 m/s时碰撞率增速下降；翼型变薄使碰撞区缩小但驻点局部碰撞率升高。流线冰形升阻比接近洁净翼型，而角状冰形临界攻角更小，失速提前。覆冰2.8小时后，流线冰和角状冰对应功率分别下降18.5%和76.8%。研究为风机覆冰性能评估提供了技术支撑。

风力发电机叶片在复杂低温气象条件下极易覆冰,覆冰造成的风机停运或结构损坏等问题一直困扰着风电行业的发展.为此模拟了不同环境条件的风机表面的水滴撞击特性,分析了叶片积冰增长对其气动特性的影响规律,并结合野外风机覆冰观测实验进行对比验证.结果表明:水滴中值直径为20～40 μm之间时,叶片水滴碰撞率变化较大,风速为8～10m/s时,水滴碰撞率的增长率减小;翼型厚度减小会导致水滴的碰撞范围减小,驻点处的局部碰撞率却逐渐增大.洁净翼型和流线冰翼型的最大升阻比较为接近,流线冰翼型升阻比达到最大值后(临界攻角)随着攻角的增大而减小,而角状冰翼型升阻比达到最大值的临界攻角相对更小.相对于无冰状态,带冰后翼型的失速攻角减小;相对于洁净翼型,流线冰翼型在覆冰2.8 h后功率降低18.5％,角状冰翼型覆冰情况下输出功率降低达76.8％.该研究结果可为风机覆冰条件下的性能分析提供数据积累和技术参考.