极端高温下风力机叶片的性能分析

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2013年第41卷第9期 流 体 机 械 37文章编号： 1005—0329(2013)09—0037—03极端高温下风力机叶片的性能分析田虎楠 ，王作棠 ，孙文磊 。王春耀 ，辛 林 ，黄温钢 一(1．中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州 221116；2．中国矿业大学，江苏徐州 221116；3．新疆大学，新疆乌鲁木齐 830008；4．徐州中澳能源科技有限公司，江苏徐州 221008)摘 要： 随着我国的气候的变化，初步探讨极端天气下风力机叶片的性能变化对提高风力机的可靠性具有一定的指导意义。选取750kW风力机叶片为研究对象，叶片材料选用碳纤维，在ANASYS Workbench中模拟极端高温下风力机叶片性能的变化。研究结果表明：碳纤维叶片极端高温下的等效应力、等效应变和位移和8月份平均最高温度下的相比分别增加了175％ 、180．7％和125．6％ 。这一结论将使在以后的叶片设计和生产中，积极考虑极端高温因素的影响。

关键词 ： 极端高温；风力机叶片；性能变化；碳纤维材料 ；ANASYS Workbench中图分类号： TH12；TM315 文献标识码 ：A doi：10．3969／j．issn．1005—0329．2013．09．OO9Performance Analysis of W ind Turbine Blade in Extreme High TemperatureTIAN Hu．nan’， '，WANG Zuo．tang ' ' ，SUN Wen．1ei ，WANG Chun．yao ，XIN Lin ， ．t．HUANG Wen—gang ， ，(1．State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China；2．China University of Mining and Technology ，Xuzhou 221116，China；3．Xinjiang University，Urumqi 830008，China；4．Xuzhou Zhong’ao Energy Technology Co．Ltd．，Xuzhou 221116，China)Abstract： The performance analysis of wind turbine blade in the extreme hi【sh temperature along with our country"s climatechange，the preliminary discussion of the wind turbine blade performance in the extreme weather has certain directive signifcancein improving the reliability of the’vind turbine．Selecting 750 kW wind turbine blade as the research object．the blade materialselects carbon fibe r．By ANASYS Workbench，simulation the pe rform ance changing of the wind turbine blade in extreme hightemperature．The results show that carbon fiber blade of the equivalent stress equivalent strain and displacement in extreme hightemperature compared to the highest average temperature in August increasing respectively by 175％ 、180．7％ and 125．6％ ．Theconclusion will actively make the people to consider the influence of extreme hi gh temperature in the later design and productionof blade.

Key words： extreme high temperature；wind turbine blades；perform ance changes；carbon fiber materials；ANASYS workbench1 引言低碳经济已成为未来社会经济发展的主流模式，而风电产业作为新能源是最具竞争力的低碳能源之一。世界各国都把开发风电作为降低碳排放，实现可持续发展的重要措施，风电有可能成为全球低碳经济时代最重要的替代能源。因此对高性能风力机及其部件的研发已迫在眉睫，而作为风力机关键部件的叶片其性能和寿命在极端外界环境下的变化也逐渐成为研发人员关注的焦点。

收稿日期： 2013—02—01 修稿日期： 2013—03—08基金项目： 国家自然科学基金项 目“兆瓦级风能发电机组叶片的动态特征于寿命预测”(5106502)

2013年第41卷第9期 流 体 机 械 l5表 2 分别采用4种吸气消声器的压缩机性能试验数据单连通 双连通 单连通 双连通 项目直接 直接 半直接 半直接性能系数平均值 1．86 1．87 1．86 1．87噪声平均值[dB(A)] 35．69 36．29 35．78 36．15从试验结果可以看出，采用单连通吸气消声器的压缩机噪声水平较低，采用双连通吸气消声器的压缩机性能系数较高。试验数据与计算结果基本相符，这也进一步验证了计算分析的正确性。

即：单连通吸气消声器在声学性能方面具有优势，双连通吸气消声器在流动性能方面具有优势。

6 结论(1)4种吸气消声器的流动性能存在差别。

计算分析表明，双连通吸气消声器的压力损失比单连通吸气消声器低 160Pa左右；实验测试表明，采用双连通吸气消声器的冰箱压缩机性能系数比采用单连通吸气消声器的高 0．1左右；(2)4种吸气消声器的声学性能存在差别。

计算分析表明，单连通吸气消声器的消声效果优于双连通吸气消声器；试验测试表明，采用单连通吸气消声器的冰箱压缩机噪声水平比采用双连通吸气消声器的低0．5 dB(A)左右；(3)研究结果可为吸气消声器的设计、选型以及结构优化提供理论依据。

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作者简介：张师帅(1970一)，副教授，主要从事流体机械及流体工程研究，通讯地址：430074湖北武汉市华中科技大学能源学院流体机械教研室。

(上接第39页)[4] 凌桂龙，丁金滨．ANSYS WorkBench 13．0从入门到精通[M]．北京 ：清华大学出版社，2012：150．174.

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作者简介：田虎楠(1985一)，男，硕士研究生，主要从事流体机械和地下煤炭气化的研究。通讯地址 ：221161江苏徐州市大学路 1号中国矿业大学南湖校区矿业工程学院。