周文平，汪 异，杨茂立

（1.六盘水师范学院 物理与电气工程学院，贵州 六盘水 553004；2.泸州职业技术学院 智能制造与汽车工程学院，四川 泸州 646000）

0 引言

在冬季低温环境下，高海拔寒冷地区运行的风力机容易发生结冰，从而改变叶片的气动结构，影响材料的载荷、性能等[1]。对叶片结冰进行分析时，相对于操作和维护成本昂贵的结冰风洞实验，数值模拟方便且适用性强，得到了广泛应用。在对叶片表面进行结冰模拟时，首先需要计算叶片表面水滴的收集情况，即水滴收集率[2]。因此，对水滴收集率的分析是准确模拟结冰的前提，也是旋转条件下结冰机理分析的基础。

在进行水滴收集率的计算时，拉格朗日法需要跟踪大量的水滴，不适合复杂的三维旋转物体流场[3]。欧拉法则将水滴视为连续相，并使用体积分数表示给定控制体积内的水量，不需要跟踪大量的水滴，具有明显的优势[4]。在采用欧拉法对大型风力机进行结冰模拟时，由于计算域较大，不少学者采用准三维方法进行结冰模拟。Li Y[5]采用准三维方法对某1.5MW的风力机结冰分布进行计算，研究液态水含量对叶片尖端附近结冰的影响规律。Virk M S[6]基于准三维流场计算和液滴碰撞效率对NREL5MW风力机叶片5个不同位置的冰形进行了分析。相对于三维计算，准三维计算基于动量叶素理论（BEM），计算效率较高，但不能计入旋转叶片边界层内的三维旋转效应。三维旋转效应的存在，不仅会大大改变绕流流场，也会影响水滴收集及冰形预测的精度。……