Page 84 - 电力与能源2024年第五期

第 45 卷 第 5 期
电力与能源
616 2024 年 10 月

DOI：10.11973/dlyny202405017

基于 EDEM-FLUENT 耦合仿真的风沙工况下

风力机叶片侵蚀特性研究

吴世玮 ，关 新 ，袁 瑛 ，华 钰 1
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（1. 沈阳工程学院，辽宁 沈阳 1101361；
2. 中国质量认证中心，北京 100070）

摘 要：风力机叶片在风沙运行环境下易受侵蚀，并对风力机叶片的气动特性造成影响，这不仅会减低风电机
组发电效率，还会极大缩减风力机的使用寿命。为此，基于 EDEM 与 FLUENT 耦合仿真的方法，模拟了不
同砂砾形状（球形、三角形、体形）和不同风沙运行工况（扬沙、沙尘暴、强沙尘暴）下，风沙对风力机叶片的侵蚀
磨损。研究结果可以进一步指导了优化风电机组运行控制策略，使风力机在风沙运行工况下，通过改变攻角
来减少叶片侵蚀，延长使用寿命，具有较高的工程实践价值。
关键词：EDEM-FLUENT 耦合；风沙工况；风力机叶片；侵蚀特性
作者简介：吴世玮（1994—），男，硕士，从事新能源开发利用工作。
中图分类号：TM73 文献标志码：A 文章编号：2095-1256（2024）05-0616-06
Research on Erosion Characteristics of Wind Turbine Blades Under Wind-Sand

Conditions Based on EDEM-FLUENT Coupling Simulation

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WU Shiwei ，GUAN Xin ，YUAN Ying ，HUA Yu 1

（1. Shenyang Engineering Institute，Shenyang 1101361，Liaoning Province，China；

2. China Quality Certification Centre，Beijing 100070，China）

Abstract：Wind turbine blades are highly susceptible to erosion in wind-sand environments, which affects their
aerodynamic properties. This not only reduces the power generation efficiency of wind turbines but also signifi⁃
cantly shortens their operational lifespan. Therefore, this study uses EDEM-FLUENT coupled simulations to
model the erosion and wear of blades under different sand grain shapes (spherical, triangular, and irregular) and
various sand and dust conditions (sand, sandstorm, and strong sandstorm). The results can further guide the opti⁃
mization of the wind turbine operation control strategy , so that the wind turbine can reduce the degree of blade
erosion and increase the service life by changing the angle of attack under sandy operation conditions , which is of
high value for engineering practice.

Key words：EDEM-Fluent coupling，wind-sand conditions，wind turbine blades，rosion characteristics
e
风力机叶片是捕捉利用风能的最核心部件， 工况下的侵蚀机理，进行相应情况的模拟评估预
其运行效率将直接影响风能向电能的转换效率。 判，然后才能通过改变叶片控制策略，减轻风沙侵
然而，我国目前大量风电场位于风沙灾害区，这些 蚀程度，进而延长叶片的使用寿命。
地区风况复杂多变，风资源中沙含量大，存在显著 针于风沙侵蚀叶片问题，目前国内外研究者
的风沙冲蚀效应。这不仅会改变叶片的固有气动 已从多个研究角度进行了研究分析。文献［1］分
特性，降低风电机组的发电效率，还会严重影响风 析了叶片表面风沙的冲蚀角度和冲蚀速度，得出
电机的使用寿命。为了深入研究分析风力机叶片 了风沙冲蚀叶片的一般性机理。文献［2］分析了
在风沙工况下的风沙侵蚀情况，首先需要基于该 风沙含量对风机叶片冲蚀磨损的影响，通过数值