本發(fā)明創(chuàng)造屬于風(fēng)能利用實(shí)驗(yàn)技術(shù)，主要涉及一種風(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

背景技術(shù)：

對(duì)于處在低溫潮濕環(huán)境中的風(fēng)力機(jī)將會(huì)發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，風(fēng)力機(jī)覆冰后將改變?nèi)~片氣動(dòng)特性與載荷分布，不僅影響發(fā)電效率，還會(huì)造成安全事故。目前，對(duì)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)冰主要的研究方法有現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、數(shù)值模擬計(jì)算及結(jié)冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。其中結(jié)冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)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(shí)際的氣動(dòng)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(fēng)洞主要服務(wù)于航空航天領(lǐng)域，結(jié)冰實(shí)驗(yàn)對(duì)象多是飛行器，其飛行狀態(tài)處于平動(dòng)，這就要求風(fēng)洞的試驗(yàn)段風(fēng)速較大，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中即要達(dá)到如此大的風(fēng)速，還要滿足制冷及噴霧要求，試驗(yàn)段的尺寸無(wú)法做到很大，這對(duì)結(jié)冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υ斐珊艽蟮南拗?。在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)冰實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段尺寸的限制，其旋轉(zhuǎn)直徑較小，實(shí)際結(jié)冰過(guò)程中葉片的線速度無(wú)法達(dá)到實(shí)際工作過(guò)程中葉片的線速度，另外，較大的來(lái)流將給風(fēng)洞的制冷系統(tǒng)增加負(fù)擔(dān)，能耗較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明創(chuàng)造的目的就是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，結(jié)合風(fēng)力機(jī)科研實(shí)驗(yàn)工作中的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)提供一種旋轉(zhuǎn)風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝置，達(dá)到提高風(fēng)機(jī)結(jié)冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、測(cè)試效果準(zhǔn)確可靠、適用能力強(qiáng)、通用化程度高、能耗小、為水平軸風(fēng)力機(jī)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(shí)現(xiàn)的：在臺(tái)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(dòng)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(dòng)機(jī)的后架可橫向移動(dòng)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(dòng)機(jī)同軸心連接，在所述臺(tái)架前端部位處配置實(shí)驗(yàn)段，所述旋轉(zhuǎn)軸的前端部通過(guò)實(shí)驗(yàn)段后壁上的橫移條形通孔插配在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)段腔體內(nèi)部，在所述支撐梁外端上配裝風(fēng)機(jī)葉片模型，在所述實(shí)驗(yàn)段前壁上通過(guò)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(shí)驗(yàn)段后壁上通過(guò)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(fēng)機(jī)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(fēng)力機(jī)葉片結(jié)冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明創(chuàng)造利用葉片旋轉(zhuǎn)的圓周速度與來(lái)流速度的合速度來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的高線速度，可有效降低等截面氣流流入段的速度，進(jìn)而降低高風(fēng)速與高制冷量所需的能耗，使低速小口徑的結(jié)冰風(fēng)洞也能進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)葉片的結(jié)冰實(shí)驗(yàn)，有效提高和擴(kuò)大了結(jié)冰風(fēng)洞的實(shí)驗(yàn)適應(yīng)能力，為水平軸風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)冰研究提供可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)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(jiǎn)易方便，測(cè)試精度高，能耗小、適用范圍廣。

附圖說(shuō)明

圖1是一種旋轉(zhuǎn)風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)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(fēng)力機(jī)葉片結(jié)冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)三維示意圖。

圖中件號(hào)說(shuō)明：

1、臺(tái)架、2、橫移后滑軌板、3、電動(dòng)機(jī)、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(fēng)機(jī)葉片模型、11、氣流等截面流入段、12、實(shí)驗(yàn)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(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述。一種旋轉(zhuǎn)風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝置，在臺(tái)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(dòng)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(dòng)機(jī)3的后架4可橫向移動(dòng)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(dòng)機(jī)3同軸心連接，在所述臺(tái)架1前端部位處配置實(shí)驗(yàn)段12，所述旋轉(zhuǎn)軸8的前端部通過(guò)實(shí)驗(yàn)段12后壁上的橫移條形通孔18插配在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)段12腔體內(nèi)部，在所述支撐梁9外端上配裝風(fēng)機(jī)葉片模型10，在所述實(shí)驗(yàn)段12前壁上通過(guò)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(shí)驗(yàn)段12后壁上通過(guò)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(fēng)機(jī)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(cè)試作業(yè)使用時(shí)，電動(dòng)機(jī)3通過(guò)力矩儀5帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使風(fēng)機(jī)葉片模型10隨著支撐梁9轉(zhuǎn)動(dòng)；含有過(guò)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(shí)驗(yàn)段12后經(jīng)氣流錐形流出段13流出，風(fēng)機(jī)葉片模型10以一定轉(zhuǎn)速隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，僅在風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)葉片模型10到旋轉(zhuǎn)軸8的中心距離為r，則風(fēng)機(jī)葉片模型10實(shí)際轉(zhuǎn)過(guò)的圓周長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝2πr，風(fēng)機(jī)葉片模型10劃過(guò)氣流等截面流入段11的弧長(zhǎng)為l，模擬實(shí)際結(jié)冰時(shí)間為T(mén)，則在本系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)葉片模型10的結(jié)冰模擬時(shí)間為：

通過(guò)在實(shí)驗(yàn)段12后壁上的橫移條形通孔18內(nèi)橫向調(diào)節(jié)移動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸8的位置，帶動(dòng)風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)葉片模型10在不同特征云團(tuán)條件下進(jìn)行結(jié)冰實(shí)驗(yàn)。