大型风力机结冰过程水滴收集率三维计算

针对过冷水滴在风力机表面撞击结冰现象,建立了适合于大型风力机结冰过程水滴收集率计算的三维数值方法和计算程序。其基本思路为：采用多参考坐标系(MRF)方法计算空气流场,以流场分布的计算结果为基础,求解水滴相的控制方程,进而获得物体表面的水滴收集率。空气相控制方程和水滴相控制方程均写成典型输运方程的形式,采用一致的有限体积法离散求解,方便了计算程序的编制。对某1.5MW级水平轴风力机的水滴收集率进行了计算,获得了不同直径水滴在风力机表面的撞击特征以及水滴收集率在叶片上的分布规律,为进行风力机结冰及其防护研究打下了较好基础。计算表明：(1)轮毂上的水滴收集率极小,在进行结冰分析时,可以忽略轮毂结冰的影响;(2)水滴主要撞击在叶片前缘,且叶尖处收集率远比叶根处高。