气固两相流下风力发电机叶片材料冲刷磨损行为研究硕士论文.docVIP

硕士研究生学位论文 新 疆 大 学 论文题目(中文)：气固两相流风力发电机叶片材料冲磨损行为研究 论文题目(外文)：Gas-solid flow erosion wear behavior of key materials of the wind turbine 研究生姓名： 董 晓 锋 学科、专业： 材料加工工程 学 位 类 别 工 学 硕 士 研 究 方 向：金属表面改性技术的研究与应用 导师姓名职称： 李 新 梅教授 论文答辩日期 2013 年 5 月 日 学位授予日期 年 月 日 摘要 —。在石油化工、水力发电、火力发电、风力发电等行业，普遍存在着两相流和多相流冲刷磨损的现象，冲刷与磨损相互作用，最终导致构件或者设备失效，造成经济损失。 本课题鉴于全球风电发展趋势和我国风电发展的现状，结合新疆地区的具体自然情况，主要研究风力发电机叶片材料在高风沙、高腐蚀等恶劣环境下的冲刷磨损行为。本文以射流理论为基础，具体考察了冲击速度、冲击角、沙粒粒度等因素对玻璃纤维增强树脂基复合材料冲刷磨损的影响及破坏过程。并对粒子速度进行了测量，结合Fluent软件，对气固两相射流和冲刷磨损进行了数值模拟。所获得的研究结果如下： （1）采用真空袋压成型工艺，制备了玻璃纤维增强树脂基复合材料，拉伸试验中，6层和12层玻璃纤维铺层的平均抗拉强度分别为500 MPa和580 MPa，分析结果表面，沿加载方向的有效承载纤维数越多，其复合材料的拉伸强度越大。 （2）冲刷磨损试验结果表明： a）玻璃纤维复合材料的冲蚀率随着粒径的减小呈现出先增大后减小的趋势。最大冲蚀率出现在0.109～212 mm的粒径范围内，冲蚀率为0.98 g/kg；之后出现了转折，磨损率不再随着粒径的减小而增大；0.380～830 mm粒径范围内的冲蚀率最小为0.68 g/kg，约为最大冲蚀率的70%。 b）冲蚀率随着粒子冲击速度的增大而增加，两者近似呈线性关系。冲刷速度为17.4 m/s时的冲蚀率为2.8 g/kg，约为7.9 m/s 时冲蚀率的28倍；由此可见，冲刷速度是影响冲刷率的主要因素。 c）随着冲刷角度的增加冲刷磨损失重率也增加，并在90是出现最大值，15°时倍。109～212 mm，射流出口速度为109 m/s为条件，进行数值模拟设置，粒子在100 mm处的速度约为55 m/s。同等条件下粒子测量速度为61.91m/s；模拟结果与试验测试结果较为接近。 （5）结合流体软件Fluent6.3，对气固两相射流和试样在射流空间中的冲刷磨损进行了模拟，该模型能从趋势上较为准确的预测了颗粒相的属性分布。 关键词： 风力机叶片，气固两相流， ABSTRACT The fluid velocity through the material on the surface, at the relative movement, the contact member or equipment and the fluid surface appears significant damage; the damage is the result of erosion wear. Erosion has become a cause for the failure of many industrial productions of materials-. In the petroleum chemical industry, hydropower, thermal power, wind power and other industries, generally exists in two phase flow and multiphase flow erosion phenomenon, erosion and abrasion interaction, resulting in components or equipment failure, causing economic losses. This paper in view of the development trend of global wind power and wind power development in China the status quo, according to the specific natural conditions of Xinjiang area, erosion wear behavior of wind turbine blade materials in high sand, high corros