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风力发电机叶片防除冰涂层二温升数值计算及防除冰性能

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admin 发表于 2024-12-14 13:44 | 查看全部 阅读模式

文档名:风力发电机叶片防除冰涂层二温升数值计算及防除冰性能
摘要:针对电热超疏水涂层覆冰过程中表现出的三类不同冰层形貌,该文建立了电加热融冰数值计算模型,并对仿真计算结果进行了相应的试验验证,验证结果与仿真结果基本一致,该模型能有效模拟融冰过程和温度分布.临界融冰功率的计算结果表明,电热超疏水涂层融冰所需功率大于非超疏水电热涂层,尤其在乳突状冰层出现后,融冰功率将大幅增加.电热超疏水涂层防冰试验结果表明,在雨凇覆冰环境中,超疏水性能单独作用时,叶片在覆冰前期能延缓覆冰;电热性能与超疏水性能共同作用时,叶片无覆冰形成.电热超疏水涂层用于风力发电机防覆冰具有较好的效果,但用于覆冰后的融冰时将需要更多的能量.

Abstract:Accordingtotheobservationandstatisticsoftheicemorphologyonthesurfaceoftheelectrothermalsuperhydrophobiccoating,thecoatingshowsthreedifferenttypesoficemorphologyintheprocessoficecoating.Thefirsticetype,theicecoatingisscatteredonthesurfaceofthecoatinginblocks,mostlyintheearlystageoficecoating;Thesecondicetype,thecoatingisalmostcoveredbyice,formingapapillaryicelayer,mostlyinthemiddleoftheicecoating;Thethirdicetype,whichisfullycoveredwithcorrugatedice,issimilartothenonsuperhydrophobiccoatingicetype,andmostlyoccursinthelatestageoficecoating.Basedonthesethreetypesoficing,anumericalcalculationmodelofelectricheatingicemeltingisestablished,includingthecalculationmodelofcoatingtemperatureriseandcriticaldeicingpower.Theresultsofthesimulationmodelareverifiedbyexperiments.Theexperimentalresultsarebasicallyconsistentwiththesimulationresults.Themodelcaneffectivelysimulatetheicemeltingprocessandtemperaturedistributionoftheelectrothermalsuperhydrophobiccoating.Theantiicinganddeicingtestsoffanbladescoatedwithelectrothermalsuperhydrophobiccoatingsarecarriedoutinthispaper.Theresultsofrelevantsimulationcalculationsandicingtestsareasfollows:Thecalculationresultsofthecriticaldeicingpowershowthat:Theincreaseoftheicethicknessofthecommonelectrothermalcoatinghindersthelossofthecoatingheat,andthecriticaldeicingpowerdecreases;Forthefirsticetypeofelectrothermalsuperhydrophobiccoating,thedeicingpowerrequiredforpowersupplyheatingissmall;Foricetype2,duetotheformationofitscolumnaricetype,theconvectiveheattransferareaincreases,theheatlossincreases,andthecriticalicemeltingpowerislarge;Theicetype3issimilartotheicecoatedtypeofordinarycoating,theicethicknesshinderstheheatlossofthecoating,andtherequireddeicingpowerisroughlyequivalenttothatofordinaryelectrothermalcoating.Thecalculationresultsindicatethatthepowerrequiredforicemeltingofelectrothermalsuperhydrophobiccoatingsisgreaterthanthatofnonsuperhydrophobicelectrothermalcoatings,especiallyaftertheemergenceofpapillaryice,theicemeltingpowerwillincreasesignificantly.Theresultsoftheanti-icinganddeicingtestoftheelectrothermalsuperhydrophobiccoatingshowthat:Intheglazeicingenvironment,whenthesuperhydrophobicperformanceactsalone,thebladecandelaytheicecoatingintheearlystageoftheicecoating.Oncethepapillaryicecoatingappearsonthewindwardsideoftheelectrothermalsuperhydrophobicblade,theicecoatingweightwillincreasesignificantly,andwiththeincreaseoftheicecoatingtime,theicecoatingseveritywillbegreaterthanthatoftheordinarybladesurface;Whenelectrothermalperformanceandsuperhydrophobicperformancearecombined,noicecoatingisformedonthebladecoatingsurface.Thesynergisticeffectofelectrothermalsuperhydrophobiccoatinghasagoodeffectonanti-icingofwindturbine,butitwillrequiremoreenergywhenusedforicemeltingaftericing.

作者:胡琴   朱茂林   舒立春   蒋兴良   徐兴 Author:HuQin   ZhuMaolin   ShuLichun   JiangXingliang   XuXing
作者单位:重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站重庆400044重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站重庆400044;国网浙江省电力有限公司杭州市余杭区供电公司杭州311199重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站重庆400044;国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司长沙410035
刊名:电工技术学报
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(1)
分类号:TM242
关键词:风力发电机  超疏水电热涂层  防除冰  数值模型  人工试验  
Keywords:Windturbine  super-hydrophobicelectricheatingcoating  anti-icing  numericalmodel  manualtest  
机标分类号:TM315TK83U443.33
在线出版日期:2024年1月18日
基金项目:国家自然科学基金,重庆市科学技术局资助项目风力发电机叶片防除冰涂层(二):温升数值计算及防除冰性能[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(1)胡琴  朱茂林  舒立春  蒋兴良  徐兴针对电热超疏水涂层覆冰过程中表现出的三类不同冰层形貌,该文建立了电加热融冰数值计算模型,并对仿真计算结果进行了相应的试验验证,验证结果与仿真结果基本一致,该模型能有效模拟融冰过程和温度分布.临界融冰功率的计...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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风力发电机叶片防除冰涂层(二):温升数值计算及防除冰性能.pdf
2024-12-14 13:44 上传
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