基于Xflow风机叶片覆冰数值模拟研究

为研究风力发电机叶片覆冰后对其运行性能带来的诸多问题,本文采用格子玻尔兹曼方法-大涡模拟的无网格方法对贵州某1.5 MW大型风力发电场的风机叶片雾凇、雨凇覆冰下的结冰程度、风速及转速对其输出能力的影响进行数值模拟研究,并根据计算结果拟合出一组公式。结果显示:额定风速下雾凇覆冰程度达2%时,与未覆冰(0%)时相比,输出功率和风能利用系数分别减少了5.06%和11.89%;结冰度达20%后其功率和风能利用系数分别降低了26.23%和31.54%;当雨凇覆冰程度达到2%后其输出功率降低16.47%,风能利用系数降达21.29%,10%的雨凇形式覆冰其功率降幅为31.51%,风能利用系数降幅达35.46%;转矩及输出功率均随风速的增加不断上升,结冰度为20%时,其转矩和功率较结冰程度为零时减少了26.23%;转矩、输出功率和风能利用系数均随转速增大而上升,转速为16 r/min时是最佳转矩状态;运行现场根据计算结果拟合的公式获得的覆冰模型,可进行有效的性能预测。