风机塔筒的冲刷磨损和腐蚀行为研究及fluent数值模拟

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文):风机塔筒的冲刷磨损和腐蚀行为研究及Fluent数值模拟论文题目(外文)：AStudyontheErosionWearandCorrosionBehaviorofWindTurbineTowerandNumericalSimulationbyFluent研究生姓名：王晶晶学科、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2015年5月29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近年在全球范围内蓬勃发展。有效减轻环境

2、污染、缓解能源危机，调整能源结构，为环境可持续发展做出了巨大贡献。但由于新疆特殊的自然环境——强风、沙尘暴、盐渍土壤及高矿化度盐碱水渍等，使陆地风力发电机的冲刷磨损和腐蚀问题较为突出。本文针对风力机关键部件——塔筒的冲刷磨损和腐蚀行为进行研究，所获得的结论如下：（1）塔筒防腐涂层体系试验结果有：磁阻法测厚仪和扫描电镜分析结果表明：塔筒防腐涂层由三部分组成，其中聚氨酯面漆约54.5μm，中间漆环氧厚浆漆为145.5μm，底漆环氧富锌漆为68.2μm，总膜厚均值为254.5μm。拉开法附着力测试表明：底漆与基体之间、中间漆及面漆

3、内部、各漆层间的结合强度都大于13Mpa，且50%以上为底漆的内聚破坏，其余为胶粘剂和面漆之间断裂，因此防腐涂层体系具有较好的结合强度。（2）气固冲刷实验结果表明：a)对含涂层试样和Q345E钢板进行了同等正交实验条件下的气固冲刷实验，总体来看，涂层耐冲蚀性差，粒径0.15-0.22mm，风速17.4m/s，攻角60度下涂-3层单位时间磨损率最大值0.725610g/kgs，是钢板磨损率的3.21倍。两种情形下风速都是影响磨损率的最主要因素，而粒径和攻角的变化对磨损率影响程度差别不大。b)涂层冲蚀区整体呈现类椭圆形；钢板

4、受冲蚀区域面积较涂层大，且无一定规则。涂层受冲蚀区域表面不平整，局部残留漆膜，漆层过渡处有明显分界，底漆呈现细小圆形锌粉，形态未受冲蚀影响，基体整体呈现平整鳞块状波纹分布，且形貌不受冲蚀时间的增加而发生变化。C)盐雾腐蚀试验结果由失重量和宏观形貌评价可知面漆防护效果较中漆强；中漆试样表面出现锈点，等级介于S2和S3之间；划痕中心处腐蚀严重锈迹明显。扫描电镜观察到腐蚀点呈现细小墨绿色状形貌，腐蚀严重区可见腐蚀坑及不规则I新疆大学硕士研究生学位论文状物。d)盐雾腐蚀后试样进行冲蚀试验考察腐蚀及磨损间的耦合效应，得：同等实验条件下

5、，面漆比中间漆更耐冲蚀，涂层受冲蚀区仍为类椭圆形，失重量较前期纯冲刷试样高出1.25倍，冲蚀区域面积也更大，说明腐蚀加速了磨损，促进涂层失效进程。（3）Fluent模拟得到的结论有：a)得到风速17.4m/s、60度攻角、粒径0.15-0.22mm情形下三维塔筒下段的速度云图，压强云图，流场中颗粒轨迹分布及迹线图，塔筒迎风面腐蚀云图，冲22刷磨损率的模拟均值0.4986e-08kg/m及最大值1.09e-08kg/m。b)得到试验值、三维钢板及三维塔筒下段在相同试验条件下的冲蚀磨损率。两组模拟值整体趋势近似相似，试验值部分趋

6、势与模拟值也有类似。试验值最大2磨损率是5#的8.5794e-06kg/ms，薄板模拟最大值在5#和8#中相差不大，分别22是5.4714e-03kg/ms和6.2291e-03kg/ms；塔筒三维模拟最大值在5#和7#中22相差不大，分别是2.4477e-08kg/ms和2.6129e-08kg/ms。两种模拟情形下磨损率最小值均为1#低风速低攻角的模拟条件，即风速7.9m/s、30度攻角、粒径0.15-0.22mm。关键词：风力机塔筒；气固冲蚀；盐雾腐蚀；Fluent模拟II新疆大学硕士研究生学位论文Abstr

7、actWindpowerhasbeendevelopingrapidlytheseyearsallovertheworld.Whichreducingenvironmentalpollution,easingenergycrisis,adjustingtheenergystructureeffectivelyandmakingaoutstandingcontributionstoenvironmentalsustainabledevelopmentstrategypositivelyatthesametime.However

8、,astheparticularenvironmentinXinjiang,especiallystrongwind,sandstorm,salinesoilandhighsalinitysaltwaterdamage.Allthatleadtowashouterosionandcorro