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吉林大学学报（工学版） 2022年第7期52卷 1561-1573页

作者：石忠华宋权威康振航谢强章继峰哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

利用数值和实验方法,对NACA 0015机翼结构超声除冰系统进行了研究。针对覆冰双层板模型,通过全局矩阵法(GMM)研究了覆冰厚度和覆冰弹性模量对冰层界面剪应力集中系数(ISCC)和除冰频率的影响;同时,对压电激励器进行了参数设计,并应用阻... 详细信息

利用数值和实验方法,对NACA 0015机翼结构超声除冰系统进行了研究。针对覆冰双层板模型,通过全局矩阵法(GMM)研究了覆冰厚度和覆冰弹性模量对冰层界面剪应力集中系数(ISCC)和除冰频率的影响;同时,对压电激励器进行了参数设计,并应用阻抗曲线验证了设计结果的准确性。最后,根据NACA 0015机翼的几何特点,对压电激励器布置和除冰效率进行了研究,并开展了除冰实验,验证了NACA 0015机翼结构超声除冰系统的可行性,实验结果表明:该机翼结构的除冰功耗仅为传统电热除冰的16%左右。

关键词：固体力学机翼结构超声除冰全局矩阵法界面应力集中系数除冰效率除冰实验

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基于超声波的风电机组叶片除冰方法研究

基于超声波的风电机组叶片除冰方法研究

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作者：罗立达内蒙古农业大学

学位级别：硕士

风电和光伏被称为新能源界的“双子之星”,我国80%的风能资源集中在三北(西北、东北、华北)地区。由于这些地区海拔高、纬度高以及气候寒冷,导致风电机组叶片容易结冰。目前主流的风电机组叶片除冰方法包括机械除冰法、有色叶片除冰法... 详细信息

风电和光伏被称为新能源界的“双子之星”,我国80%的风能资源集中在三北(西北、东北、华北)地区。由于这些地区海拔高、纬度高以及气候寒冷,导致风电机组叶片容易结冰。目前主流的风电机组叶片除冰方法包括机械除冰法、有色叶片除冰法、电加热除冰法等。但这些方法存在能耗高、效率低和环境污染等问题,限制了叶片除冰技术的发展。本文以600W小型风力机叶片为研究对象,将叶片划分为叶根、叶中和叶尖三部分,并提出了一种沿叶片翼型方向最大弦长将叶片剖分为迎风面和背风面的研究方式,通过仿真与试验相结合,对叶片进行超声波除冰方法的研究。主要研究内容包括:(1)利用ANSYS Workbench仿真软件,分析不同压电换能片个数和安装距离对超声除冰频率和除冰面积的影响。结果表明,安装3个压电换能片,安装间距为60mm时,超声波在叶片上激发的剪切应力分布除冰效果最好。压电片个数增加会导致超声除冰频率递减。(2)对叶片迎风面不同覆冰厚度进行超声除冰仿真分析。结果表明,随着覆冰厚度增加,叶片迎风面的超声除冰频率先减小后增大,且叶中迎风面的除冰频率比叶根和叶尖的高。(3)对叶片不同曲率半径处的覆冰进行超声除冰仿真分析。结果表明,沿翼型方向,前缘的超声除冰频率高于迎风面和背风面。沿叶展方向,由于叶中的厚度和扭度较大,沿叶展方向超声除冰频率呈现先增后减的趋势。(4)对叶中迎风面分析了压电换能片安装间距对超声除冰效果的影响。当压电换能片安装间距为60mm和120mm时,通过应力叠加可以降低超声除冰频率,达到除冰目的。(5)对叶中迎风面不同激励电压的仿真分析显示,随着激励电压增加,超声波剪切应力线性增长,但不会改变除冰频率和冰层与叶片间剪应力分布。可通过调节激励电压,从而改变超声除冰功率,以较低的除冰功率达到除冰目的。(6)在理论研究和仿真分析基础上,设计并搭建超声波除冰试验系统,对叶中部分进行除冰试验。结果表明,随着压电换能片数量增加,除冰频率降低。冰层厚度增加会导致除冰频率先减小后增加。在叶片不同曲率半径的超声除冰频率随着曲率半径的减小而逐渐升高,前缘区域的除冰频率高于迎风面和背风面。由于超声波的空化效应和热效应,试验得到的除冰面积比仿真分析得到的除冰面积的占比更大。

关键词：叶片覆冰仿真分析超声除冰除冰方法压电换能片

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磁致伸缩贴片换能器除冰的仿真模拟与实验研究

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传感器与微系统 2024年第12期43卷 62-65页

作者：贾士聪李明明王千翁玲黄文美河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北工业大学河北省电磁场与电气可靠性重点实验室天津300130

本文提出了一种基于Fe-Co磁致伸缩材料贴片换能器激发SH_(0)波产生界面剪应力的除冰方法,SH_(0)是一种非频散的导波模态,在导波能量传递上具有衰减小的优势。换能器结构采用了互相垂直的偏置磁场与交变激励磁场,通过有限元方法对试验覆... 详细信息

本文提出了一种基于Fe-Co磁致伸缩材料贴片换能器激发SH_(0)波产生界面剪应力的除冰方法,SH_(0)是一种非频散的导波模态,在导波能量传递上具有衰减小的优势。换能器结构采用了互相垂直的偏置磁场与交变激励磁场,通过有限元方法对试验覆冰铝板进行仿真分析,得出换能器在16 kHz的激励频率下产生最大界面剪应力,激励电流为2 A时,剪应力达到0.7 MPa,超过了除冰所需要的0.4 MPa标准。在-15℃的冰箱中对200 mm×200 mm×1 mm的覆冰铝板进行了除冰实验测试,激励电流为2 A时,除冰工作在1 min左右完成,除冰功耗仅为0.46 W/cm^(2)。设计的磁致伸缩贴片换能器可为小体积、低功耗的超声除冰技术发展提供支持。

关键词：超声除冰磁致伸缩贴片换能器 SH波界面剪应力

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