马飞宇

(北京工业职业技术学院 北京市电气安全技术研究所，北京 100042)

0 引言

风能是一种清洁的绿色可再生能源，被世界各国公认为最具有开发利用前景的新能源之一。2019年我国风电累计装机容量达到210 GW，风电发电量可满足5.5 %的用电需求[1]。我国风电场大多位于“三北地区”(华北、东北、西北)和东南沿海等风带地区，这些地区冬季往往寒冷、潮湿，风力机叶片会无法避免地发生覆雪和覆冰的现象，造成空气动力改变和叶片载荷增加，影响其正常工作，甚至发生叶片折断、风力机倒塌等事故[2]。

风力机叶片结冰主要包括过冷水滴结冰(形成霜冰、明冰等)和沉积结冰(由湿雪、冻雨等引起)2种形式[3]。GANTASALA S等[4]运用有限元方法对2 MW风力机叶片覆明冰的模态特性进行分析，得出固有频率和阻尼系数的降低分别取决于冰沿叶片长度分布和冰的形状。ALSABAGH A S Y等[5]对大型风力机叶片在3种不同结冰方案产生的霜冰积冰载荷进行数值研究，得到叶片固有频率变化趋势，确定出严重影响结构完整性的2种状态。顾声龙等[6]对叶片翼型霜冰结冰情况进行模拟，得到不同环境参数的结冰特性，最大升阻比降低36.7 %。李正农等[7]考虑结冰质量与刚度对于叶片的模态影响，得出频率和振型的变化情况。陈彩凤等[8]对旋转覆冰风力机叶片进行应力和模态分析，得到覆冰量不同使叶片固有频率发生显著变化。刘胜先等[9]从叶片的曲率模态参数中提取覆冰参数特征值，进而诊断出叶片覆冰状态。……