【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种除冰仿真方法，尤其涉及一种基于粘聚区复合结构模型脱冰判据的风机电脉冲除冰仿真方法。
技术介绍
1、风机叶片是风力发电过程中将空气的动能转换为机械能的核心部件，其工作运行状态决定了风电场的发电能力。考虑到工作效率、噪音、安全、生态保护等因素，大型风电场通常建设在远离城区的丘陵、山区和海上等区域。通常，这些地区海拔高、冷空气密度高于暖空气，产生的风速更快。但所处的高湿度、低温度的微地形小气候环境，使得风机叶片更容易发生覆冰现象。
2、覆冰对包含风机叶片在内翼型结构物影响巨大，严重危险生产安全。当覆冰后，增加风机叶片的荷载，而且容易造成风机荷载不平衡，导致风电机组损坏，而且不同区域间覆冰的热过程差异将导致叶片覆冰的受力不均衡，在离心力和重力等复杂外力作用下将从叶片上脱落，容易造成机组本身、塔底设备(散热器/箱变)及配套的输电线路的损坏，同时对运维人员构成安全隐患，一旦风机叶片覆冰不及时处理，极有可能导致弃风停运。
3、现有技术中，对于风机叶片除冰一般采用电脉冲除冰技术，电脉冲除冰作为一种机械式主动除冰技术，具有能量消耗低、结构简单、重量轻、通用性强、可靠性高等优点，能够满足飞机除冰安全性与低能耗环保性要求，具有广泛的应用潜力。
4、电脉冲除冰在风机叶片固定设置若干个蒙皮(比如铝材料蒙皮)，在蒙皮处设置励磁线圈，励磁线圈设置在蒙皮与风机叶片之间，当输入脉冲励磁电流时，电流诱导线圈产生电磁场，从而在风机蒙皮瞬时激发成百上千牛的脉冲排斥力。风机蒙皮在电脉冲排斥力的激励下发生形变，并将冲击
5、但是，现有技术中，对于如何确定励磁线圈的脉冲励磁电流的大小以及脉冲的占空比成为了一个技术难题，如果脉冲电流过小，则不能形成良好的除冰，而脉冲电流过大，对风机叶片表面造成损伤。
6、因此，为了解决上述技术难题，亟需提出一种新的技术手段。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于粘聚区复合结构模型脱冰判据的风机电脉冲除冰仿真方法，基于实际工况下的覆冰参数模拟实际覆冰，并模拟覆冰确定出覆冰与风机叶片表面之间的粘聚参数，进而判断覆冰脱落时对应的电脉冲荷载(即对应的脉冲电流)，从而将该电脉冲荷载应用到实际的除冰系统中，使得风机叶片覆冰被有效去除，降低对风机叶片的影响，以及降低叶片覆冰导致的机组发电量损失，缩短风机覆冰停运时间。
2、本专利技术提供的一种基于粘聚区复合结构模型脱冰判据的风机电脉冲除冰仿真方法，包括以下步骤：
3、s1.获取风机叶片在实际工况下的覆冰参数；
4、s2.将覆冰参数输入至仿真软件中构建基于粘聚区的覆冰复合结构仿真模型；
5、s3.在仿真模型中向蒙皮施加电脉冲荷载，判断仿真模型中的冰层是否脱落，如是，则记录当前电脉冲荷载，并将当前电脉冲荷载应用到实际除冰工况中，如否，则改变蒙皮的电脉冲荷载。
6、进一步，步骤s1中，覆冰参数包括风机叶片几何形状、蒙皮厚度、蒙皮材料、冰层厚度、冰层密度以及覆冰形状。
7、进一步，判断仿真模型中的冰层是否脱落具体包括：
8、将风机叶片表面划分为若干个网格单元，每个网格单元对应一个蒙皮；
9、确定每个网格单元的覆冰相对位移δm以及网格单元的覆冰与风机叶片之间粘聚界面的失效相对位移
10、当时，网格单元的覆冰脱落。
11、进一步，通过如下方法确定覆冰相对位移δm：
12、
13、其中：δ3表示当前网格单元覆冰的法向拉伸位移，δ1为当前网格单元覆冰的横向剪切位移，δ2为当前网格单元覆冰的纵向剪切位移；<·>表示算子，表达式为：
14、
15、进一步，通过如下方法确定失效相对位移
16、
17、其中：β＝δsheat/δ3，δshear表示当前网格单元覆冰的总剪切相对位移，kp表示当前网格单元覆冰与风机叶片之间的粘聚初始刚度，表示当前网格单元在混合失效下覆冰的相对位移，gic、giic分别为单一横向剪切断裂失效、单一纵向剪切断裂失效界面的临界失效能；分别为单一横向剪切断裂失效、单一纵向剪切断裂失效时的界面失效相对位移；指数α为断裂模式混合系数，其值通常为1或2，为综合考虑混合失效，α值取2。
18、进一步，通过如下方法确定相对位移
19、
20、其中：n表示横向剪切粘聚强度，s表示纵向剪切粘聚强度。
21、本专利技术的有益效果：通过本专利技术，基于实际工况下的覆冰参数模拟实际覆冰，并模拟覆冰确定出覆冰与风机叶片表面之间的粘聚参数，进而判断覆冰脱落时对应的电脉冲荷载(即对应的脉冲电流)，从而将该电脉冲荷载应用到实际的除冰系统中，使得风机叶片覆冰被有效去除，降低对风机叶片的影响，以及降低叶片覆冰导致的机组发电量损失，缩短风机覆冰停运时间。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于粘聚区复合结构模型脱冰判据的风机电脉冲除冰仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于粘聚区复合结构模型脱冰判据的风机电脉冲除冰仿真方法，其特征在于：步骤S1中，覆冰参数包括风机叶片几何形状、蒙皮厚度、蒙皮材料、冰层厚度、冰层密度以及覆冰形状。
3.根据权利要求1所述基于粘聚区复合结构模型脱冰判据的风机电脉冲除冰仿真方法，其特征在于：判断仿真模型中的冰层是否脱落具体包括：
4.根据权利要求3所述基于粘聚区复合结构模型脱冰判据的风机电脉冲除冰仿真方法，其特征在于：通过如下方法确定覆冰相对位移δm：
5.根据权利要求4所述基于粘聚区复合结构模型脱冰判据的风机电脉冲除冰仿真方法，其特征在于：通过如下方法确定失效相对位移
6.根据权利要求5所述基于粘聚区复合结构模型脱冰判据的风机电脉冲除冰仿真方法，其特征在于：通过如下方法确定相对位移
【技术特征摘要】
1.一种基于粘聚区复合结构模型脱冰判据的风机电脉冲除冰仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于粘聚区复合结构模型脱冰判据的风机电脉冲除冰仿真方法，其特征在于：步骤s1中，覆冰参数包括风机叶片几何形状、蒙皮厚度、蒙皮材料、冰层厚度、冰层密度以及覆冰形状。
3.根据权利要求1所述基于粘聚区复合结构模型脱冰判据的风机电脉冲除冰仿真方法，其特征在于：判断仿真模型中的冰层是...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐芳纯，何佳，胡琴，蒋兴良，冯俊鑫，宋海彬，余维，魏惠春，唐诗尧，唐惊鸣，
申请(专利权)人：华润电力技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。