《寒冷气候下的风电机组结冰影响与防治系统》洛伦佐・巴提斯蒂 | PDF下载|ePub下载

第1章寒冷气候对风电机组设计和运行的影响11��1引言1

1��2寒冷地区的风电机组3

1��2��1阿尔卑斯山地区的风电机组4

1��2��2潜在可开发区域5

1��3寒冷气候下风电机组的运行6

1��3��1大雨6

1��3��2雷击7

1��3��3寒冷气候辅助设备8

1��4山地区域风电机组的运行10

1��4��1高海拔的影响10

1��4��2山地环境的特点10

1��4��3风能资源11

1��4��4空气密度随海拔的变化16

1��4��5风机在不同空气密度下的功率和推力18

1��4��6非标准空气密度下的功率曲线20

1��4��7低空气密度的对策24

1��5覆冰期间风电机组的运行27

1��6海上结冰31

参考文献32

第2章风电机组结冰的相关特点342��1结冰对风电机组的影响34

2��2风电机组上的覆冰生长37

2��3覆冰的前提条件40

2��4结冰过程相关参数43

2��5结冰事件的定义45

2��6结冰检测47

2��6��1机电系统48

2��6��2电子系统48

2��6��3光学系统48

2��6��4风机参数49

2��6��5噪声测量49

2��6��6叶片表面的热力学状态49

寒冷气候下的风电机组结冰影响与防治系统目录2��6��7加热和未加热风速计的读数差异50

2��6��8风机结冰检测系统综合评价50

2��6��9测量现场的结冰情况51

2��7冰冻气候下测风仪的运行情况54

2��8覆冰预测模型57

2��8��1短期覆冰预测57

2��8��2超短期覆冰预测60

2��8��3缺乏相关信息的场址覆冰风险评估61

2��9甩冰和结冰风险67

2��9��1场址参数72

2��9��2甩冰质量74

2��9��3脱离半径和方位角分布74

2��9��4阻力和升力分布76

2��9��5冰击事件76

2��9��6地面上的冰块76

2��10覆冰的经济风险81

2��11防冰系统盈亏平衡分析82

参考文献85

第3章覆冰叶片的气动性能873��1翼型周围的流态87

3��2叶片翼型的空气动力学概述91

3��2��1对称翼型91

3��2��2非对称翼型91

3��3覆冰翼型的空气动力学概述92

3��4覆冰对气动性能的影响97

3��5数值模拟100

3��6航空领域的试验测试101

3��6��1识别覆冰的几何形状101

3��6��2拟合冰的真实几何形状107

3��7覆冰的类型和边界层107

3��7��1离散粗糙度108

3��7��2角状冰110

3��7��3顺流冰111

3��7��4翼向脊状冰112

3��7��5失速行为118

3��7��6平稳空气动力学，三维和旋转效应118

3��8覆冰对发电量的影响119

3��9覆冰对风机气动性能的影响123

3��9��1气动弹性模型124

3��9��2叶片覆冰的物理模型125

3��9��3物理模型敏感性分析128

3��9��420年疲劳寿命评估128

3��10覆冰叶轮不平衡的简化分析133

参考文献135

第4章结冰过程1384��1冰的形成机理138

4��2结冰/防冰条件模拟139

4��3外部流场和温度场141

4��4表面润湿度建模143

4��4��1液滴撞击固定圆柱体146

4��4��2驻点撞击率的确定149

4��4��3粒子轨迹二维计算方法154

4��4��4固定圆柱体的求解157

4��4��5零攻角翼型前缘的撞击率161

4��4��6非零攻角和尺度效应的撞击率163

4��4��7示例165

4��4��8旋转翼型169

4��5质量守恒方程174

4��5��1基本质量流量分析175

4��5��2水膜连续性和破裂178

4��6冻结系数和Messinger模型180

4��7能量守恒方程181

4��7��1表面传热系数182

4��7��2长波辐射183

4��7��3短波辐射183

4��8问题的求解184

4��8��1情况A：结冰表面Tw4��8��2情况B：无冰表面Ts>0℃186

4��8��3叶片结冰实例187

4��9冰面的热流体动力学过程192

4��9��1表面微观物理学193

4��9��2一般结冰过程中的回流水动力学和扩展的Messinger模型193

参考文献198

第5章防冰系统2005��1引言200

5��2防冰系统评估流程203

5��3防冰系统概述与讨论206

5��4防冰系统分类206

5��4��1基于运行原理的防冰系统分类206

5��4��2机械防冰系统和热力防冰系统206

5��4��3其他防冰系统207

5��5基于持续时间的防冰系统分类208

5��6基于能量需求的防冰系统分类208

5��7防冰系统在风电机组中的应用208

5��7��1电加热防冰系统209

5��7��2管道内热空气循环加热系统 211

5��8管道内热空气防冰系统的设计217

5��8��1几何建模218

5��8��2热流体动力分析 218

5��8��3共轭传热分析219

5��8��4截水率221

5��8��5设计结果221

5��9防冰系统的能量效率229

5��10估算防冰所需功率的简化方法229

5��11防冰系统新技术238

5��11��1机械防冰238

5��11��2热力防冰239

5��11��3低附着力涂层材料255

5��12海上防冰系统257

参考文献257参考阅读259物理量表267