风机叶片冲蚀磨损数值模拟研究

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：风机叶片冲蚀磨损数值模拟研究论文题目(外文)：Studyonnumericalsimulationofwindturbinebladeerosion研究生姓名：康师源学科、专业：材料科学与工程学位类别：工学硕士研究方向：材料加工工程导师姓名职称：李新梅（教授）论文答辩日期年月日学位授予日期年月日新疆大学硕士研究生学位论文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

2、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

3、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

4、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；I新疆大学硕士研究生学位论文AbstractWindpowergenerationasanewenergyindustryhasbeenthedevelopmentofmoreandmorewidely.However,duetothewindpowergeneration

5、environmentgenerallyhastwophaseflowandmultiphaseflowundertheerosionwearcomponentsoftenleadtoequipmentfailureandcausedtheinevitableeconomiclosses.So,thisarticlethroughFluentsoftwaresimulatedandanalyzedtheenvironmentforthewindgeneratorinXinjiangregionan

6、dgotthefollowingconclusion:(1)Thisarticlethroughtheerosiontestandnumericalsimulationoftwodimensionalwindturbinebladewasfoundundertheconditionofdifferentwindspeed,bladematerialerosionrateincreaseswiththeincreaseofwindspeedandthedevelopmenttrendsofnumer

7、icalsimulationandexperimentalerosionrateisconsistent.Undertheconditionofdifferentparticlesizes,0.109-0.212mmgrainsofsandonthebladeerosionrateismaximumandthetestandthedevelopmenttrendoferosionratefromsimulationarefirstincreasesthendecreases.Underthecon

8、ditionofdifferentimpactanglethatthebladematerialerosionratereachedmaximumat90degreeandexperimentandsimulationonthebladeerosionrulesarethebasiccharacteristicsofbrittlematerials.(2)Onthebasisofthetwo-dimensionalbladeerosionwear,inthispaper,theth