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