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第1章 寒冷气候条件下风能利用1

1.1 世界寒冷气候条件下风能资源1

1.1.1 世界风力发电发展现状1

1.1.2 世界寒冷气候条件下风能利用2

1.2 我国寒冷气候条件风能资源5

1.2.1 我国风力发电发展现状5

1.2.2 我国寒冷气候条件风能资源利用7

1.3 风力机结冰8

1.3.1 结冰基本概念8

1.3.2 结冰过程11

1.3.3 结冰等级12

1.3.4 影响风力机结冰的因素13

第2章 风力机叶片结冰模型分析及计算15

2.1 风力机结冰模型15

2.1.1 结冰理论模型15

2.1.2 结冰经验模型16

2.1.3 除冰模型17

2.2 结冰理论17

2.2.1 基本概念17

2.2.2 空气流场计算19

2.2.3 水滴撞击特性25

2.2.4 积冰热力学模型31

2.3 典型风力机准三维结冰数值模拟算例35

2.3.1 风力机结冰计算外形35

2.3.2 影响因素对风力机结冰分布影响37

第3章 风力机结冰与防除冰试验54

3.1 风力机结冰与防除冰试验概述54

3.2 冰风洞试验55

3.2.1 冰风洞概述55

3.2.2 冰风洞参数测量60

3.2.3 冰风洞结冰试验66

3.2.4 叶片结冰相似准则79

第4章 结冰对风力机性能影响计算研究85

4.1 二维结冰翼型气动性能变化85

4.1.1 结冰计算方法85

4.1.2 二维翼型气动特性88

4.1.3 结冰对翼型气动特性影响89

4.2 结冰风力机气动性能分析与载荷计算90

4.2.1 叶素—动量理论气动特性计算方法90

4.2.2 结冰风力机载荷计算98

4.2.3 结冰对叶片结构影响102

4.2.4 GH Bladed计算软件105

4.3 流固耦合在结冰对风力机性能影响中的应用111

4.3.1 流固耦合理论112

4.3.2 流固耦合模拟方法114

第5章 风力机结冰探测与预报技术117

5.1 风力机结冰探测系统简介117

5.2 常用结冰传感器简介118

5.3 典型结冰传感器119

5.3.1 光纤法结冰传感器120

5.3.2 红外摄像法结冰传感器121

5.3.3 压电谐振法结冰传感器122

5.3.4 磁致伸缩谐振法结冰传感器125

5.3.5 电容及电阻式结冰传感器126

5.4 结冰探测系统127

5.4.1 结冰探测器设计方法127

5.4.2 结冰探测器举例128

5.4.3 探测器外形优化129

5.4.4 结冰探测器专利与产品介绍130

第6章 风力机叶片防除冰技术134

6.1 风力机叶片防除冰简介134

6.2 典型防除冰方法135

6.2.1 被动法135

6.2.2 主动法138

6.2.3 防除冰典型方法专利介绍143

第7章 垂直轴风力机结冰研究152

7.1 垂直轴风力机工作原理152

7.1.1 垂直轴风力机简介152

7.1.2 垂直轴风力机与水平轴风力机的性能对比153

7.1.3 直线翼垂直轴风力机155

7.1.4 直线翼垂直轴风力机工作原理156

7.2 垂直轴风力机叶片静态结冰特性161

7.2.1 研究方法161

7.2.2 静态叶片零度攻角长时间结冰特性研究161

7.2.3 静态叶片不同攻角结冰特性试验研究165

7.3 垂直轴风力机动态结冰特性170

7.3.1 冰风洞试验研究170

7.3.2 结冰数值模拟计算研究179

参考文献184