一種旋轉(zhuǎn)風力機葉片結(jié)冰風洞實驗裝置的制作方法

本發(fā)明創(chuàng)造屬于風能利用實驗技術(shù)，主要涉及一種風機葉片結(jié)冰實驗設備。

背景技術(shù)：

對于處在低溫潮濕環(huán)境中的風力機將會發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，風力機覆冰后將改變?nèi)~片氣動特性與載荷分布，不僅影響發(fā)電效率，還會造成安全事故。目前，對旋轉(zhuǎn)風力機葉片結(jié)冰主要的研究方法有現(xiàn)場觀測、數(shù)值模擬計算及結(jié)冰風洞實驗。其中結(jié)冰風洞實驗是模擬結(jié)冰和防冰研究的地面模擬裝置，除了可以模擬實際的氣動環(huán)境，還可以模擬在該種情況下的結(jié)冰氣象條件。

現(xiàn)階段多數(shù)結(jié)冰風洞主要服務于航空航天領域，結(jié)冰實驗對象多是飛行器，其飛行狀態(tài)處于平動，這就要求風洞的試驗段風速較大，實驗過程中即要達到如此大的風速，還要滿足制冷及噴霧要求，試驗段的尺寸無法做到很大，這對結(jié)冰風洞實驗能力造成很大的限制。在進行旋轉(zhuǎn)風力機葉片結(jié)冰實驗過程中，由于風洞實驗段尺寸的限制，其旋轉(zhuǎn)直徑較小，實際結(jié)冰過程中葉片的線速度無法達到實際工作過程中葉片的線速度，另外，較大的來流將給風洞的制冷系統(tǒng)增加負擔，能耗較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明創(chuàng)造的目的就是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，結(jié)合風力機科研實驗工作中的實際需要，設計提供一種旋轉(zhuǎn)風力機葉片結(jié)冰風洞實驗裝置，達到提高風機結(jié)冰風洞實驗能力、測試效果準確可靠、適用能力強、通用化程度高、能耗小、為水平軸風力機結(jié)冰研究提供技術(shù)支持的目的。

本發(fā)明創(chuàng)造的目的是這樣實現(xiàn)的：在臺架端面前部和后部上分別固裝橫移前滑軌板和橫移后滑軌板，固裝前軸承座總成的前架可橫向移動的配裝在橫移前滑軌板上，從前至后依次固裝后軸承座總成、力矩儀和電動機的后架可橫向移動的配裝在橫移后滑軌板上，旋轉(zhuǎn)軸支撐安裝在前、后軸承座總成上，所述旋轉(zhuǎn)軸與力矩儀、力矩儀與電動機同軸心連接，在所述臺架前端部位處配置實驗段，所述旋轉(zhuǎn)軸的前端部通過實驗段后壁上的橫移條形通孔插配在實驗段腔體內(nèi)部，支撐梁徑向安裝在旋轉(zhuǎn)軸前端部上，且位于實驗段腔體內(nèi)部，在所述支撐梁外端上配裝風機葉片模型，在所述實驗段前壁上通過氣流流入連接筒相互連通的安裝氣流等截面流入段，在所述實驗段后壁上通過氣流流出連接筒相互連通的安裝氣流錐形流出段，所述氣流等截面流入段、氣流流入連接筒、氣流流出連接筒的橫截面及氣流錐形流出段小端處橫截面的形狀、尺寸全部相同，且氣流錐形流出段的小端部與氣流流出連接筒后端部連接，所述氣流等截面流入段、氣流流入連接筒、氣流流出連接筒、氣流錐形流出段的軸心線重合，且與旋轉(zhuǎn)軸軸心線平行，并位于旋轉(zhuǎn)軸軸心線側(cè)部，所述風機葉片模型位于氣流流入連接筒與氣流流出連接筒之間的筒內(nèi)部位，至此構(gòu)成一種旋轉(zhuǎn)風力機葉片結(jié)冰風洞實驗裝置。

本發(fā)明創(chuàng)造利用葉片旋轉(zhuǎn)的圓周速度與來流速度的合速度來達到實驗要求的高線速度，可有效降低等截面氣流流入段的速度，進而降低高風速與高制冷量所需的能耗，使低速小口徑的結(jié)冰風洞也能進行高速旋轉(zhuǎn)葉片的結(jié)冰實驗，有效提高和擴大了結(jié)冰風洞的實驗適應能力，為水平軸風力機葉片結(jié)冰研究提供可靠的實驗基礎數(shù)據(jù)。本裝置結(jié)構(gòu)新穎、合理，作業(yè)可靠，調(diào)節(jié)簡易方便，測試精度高，能耗小、適用范圍廣。

附圖說明

圖1是一種旋轉(zhuǎn)風力機葉片結(jié)冰風洞實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A—A向剖視圖；

圖3是一種旋轉(zhuǎn)風力機葉片結(jié)冰風洞實驗裝置結(jié)構(gòu)三維示意圖。

圖中件號說明：

1、臺架、2、橫移后滑軌板、3、電動機、4、后架、5、力矩儀、6、橫移前滑軌板、7、前架、8、旋轉(zhuǎn)軸、9、支撐梁、10、風機葉片模型、11、氣流等截面流入段、12、實驗段、13、氣流錐形流出段、14、氣流流入連接筒、15、氣流流出連接筒、16、前軸承座總成、17、后軸承座總成、18、橫移條形通孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造實施方案進行詳細描述。一種旋轉(zhuǎn)風力機葉片結(jié)冰風洞實驗裝置，在臺架1上端面前部和后部上分別固裝橫移前滑軌板6和橫移后滑軌板2，固裝前軸承座總成16的前架7可橫向移動的配裝在橫移前滑軌板6上，從前至后依次固裝后軸承座總成17、力矩儀5和電動機3的后架4可橫向移動的配裝在橫移后滑軌板2上，旋轉(zhuǎn)軸8支撐安裝在前、后軸承座總成16、17上，所述旋轉(zhuǎn)軸8與力矩儀5、力矩儀5與電動機3同軸心連接，在所述臺架1前端部位處配置實驗段12，所述旋轉(zhuǎn)軸8的前端部通過實驗段12后壁上的橫移條形通孔18插配在實驗段12腔體內(nèi)部，支撐梁9徑向安裝在旋轉(zhuǎn)軸8前端部上，且位于實驗段12腔體內(nèi)部，在所述支撐梁9外端上配裝風機葉片模型10，在所述實驗段12前壁上通過氣流流入連接筒14相互連通的安裝氣流等截面流入段11，在所述實驗段12后壁上通過氣流流出連接筒15相互連通的安裝氣流錐形流出段13，所述氣流等截面流入段11、氣流流入連接筒14、氣流流出連接筒15的橫截面及氣流錐形流出段13小端處橫截面的形狀、尺寸全部相同，且氣流錐形流出段13的小端部與氣流流出連接筒15后端部連接，所述氣流等截面流入段11、氣流流入連接筒14、氣流流出連接筒15、氣流錐形流出段13的軸心線重合，且與旋轉(zhuǎn)軸8軸心線平行，并位于旋轉(zhuǎn)軸8軸心線側(cè)部，所述風機葉片模型10位于氣流流入連接筒14與氣流流出連接筒15之間的筒內(nèi)部位。

測試作業(yè)使用時，電動機3通過力矩儀5帶動旋轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動，進而使風機葉片模型10隨著支撐梁9轉(zhuǎn)動；含有過冷水滴的冷空氣以額定速度由氣流等截面流入段11流入，經(jīng)由實驗段12后經(jīng)氣流錐形流出段13流出，風機葉片模型10以一定轉(zhuǎn)速隨軸轉(zhuǎn)動，僅在風機葉片模型10轉(zhuǎn)至等截面流入段11與氣流錐形流出段13之間部位處發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，其他部分不發(fā)生結(jié)冰。

以風機葉片模型10到旋轉(zhuǎn)軸8的中心距離為r，則風機葉片模型10實際轉(zhuǎn)過的圓周長度為L＝2πr，風機葉片模型10劃過氣流等截面流入段11的弧長為l，模擬實際結(jié)冰時間為T，則在本系統(tǒng)中風機葉片模型10的結(jié)冰模擬時間為：

通過在實驗段12后壁上的橫移條形通孔18內(nèi)橫向調(diào)節(jié)移動旋轉(zhuǎn)軸8的位置，帶動風機葉片模型10處在氣流流入連接筒14與氣流流出連接筒15之間橫截面的不同位置處，可使風機葉片模型10在不同特征云團條件下進行結(jié)冰實驗。