1.一种风力发电机组风轮散热系统耦合验证方法,其特征在于,包括:
采集风力发电机组的设备参数、环境参数,以及风轮散热系统的散热参数;
设定风力发电机组的温度参数;
基于环境参数、设备参数、散热参数和温度参数,通过迭代算法确定风力发电机组的叶片、风轮、导流罩之间达到热平衡状态时的轮毂内部温度t′0;
通过对比轮毂内部温度t′0与设备参数中轮毂内部温度阈值验证风轮散热系统。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组风轮散热系统耦合验证方法,其特征在于,所述确定风力发电机组处于热平衡状态时对应的的轮毂内部温度t′0,包括:
通过温度参数、环境参数、散热参数和设备参数分别计算:轮毂传递到叶片内的热负荷qt;叶片传递到外界的热量q′t;轮毂传递到导流罩与轮毂之间的空间中的热负荷q3;轮毂传递到导流罩外壁面的热量q′3;导流罩传递到外界的热量q4;
判定热量q′3与热负荷q3之间、热负荷q3与热量q4之间、热量q′t与热负荷qt之间是否均满足热平衡条件;
若不是,则调整相应的温度参数,并重新计算热负荷qt、热量q′t、热负荷q3、热量q′3、热量q4进行判定;
如此迭代,直至全部满足热平衡条件,此时设定的轮毂内部温度t0为轮毂内部温度t′0。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组风轮散热系统耦合验证方法,其特征在于,所述计算轮毂传递到叶片内的热负荷qt包括:
通过环境参数、设备参数、叶片外壁温度tb2,计算叶片的对流换热负荷q2、对外热辐射qf3,以及太阳热辐射qf2;
根据对流换热负荷q2、对外热辐射qf3和太阳热辐射qf2,采用以下公式计算热负荷qt:
qt+qf2=q2+qf3。
4.根据权利要求2或3所述的风力发电机组风轮散热系统耦合验证方法,其特征在于,计算所述叶片传递到外界的热量q′t包括:
根据环境参数、设备参数和温度参数计算叶片内部空气与叶片外壁面之间的传热系数k;
通过热负荷qt、轮毂内部温度t0和散热参数计算叶片内环境温度t1;
根据叶片外壁温度tb2和叶片内环境温度t1,采用以下公式计算热量q′t;
q′t=ka2(t1-tb2);
其中,a2为叶片与外界的接触面积。
5.根据权利要求2或3所述的风力发电机组风轮散热系统耦合验证方法,其特征在于,基于设备参数中的风力发电机满负荷工作状态下轮毂内产生的热负荷q01和热负荷qt,通过热平衡方程计算所述热负荷q3。
6.根据权利要求2或3所述的风力发电机组风轮散热系统耦合验证方法,其特征在于,计算所述热量q′3包括:
根据环境参数、设备参数和温度参数计算轮毂内壁面换热系数h3、轮毂外壁面换热系数h4、导流罩内壁面换热系数h5;
通过轮毂内壁面换热系数h3、轮毂外壁面换热系数h4、导流罩内壁面换热系数h5,计算热量从轮毂内传递到导流罩外壁的总热阻k1;
根据总热阻k1、轮毂内部温度t0、导流罩外壁温度tb1,采用以下公式计算所述热量q′3;
q′3=k1·a5·(t0-tb1);
其中,a5为轮毂与导流罩的表面积平均值。
7.根据权利要求2或3所述的风力发电机组风轮散热系统耦合验证方法,其特征在于,计算所述热量q4包括:
通过环境参数和设备参数计算导流罩外表面换热系数h2和导流罩吸收的太阳辐射热量qf0;
采用以下公式计算空气从导流罩带走的热量q1、导流罩对外热辐射qf1;
q1=h2×a×(tb1-t1);
qf1=ε·a(eb1-e′b2)
其中,a为导流罩表面换热面积,t1为外界环境温度,
通过公式q4=(q1+qf1)-qf0计算所述热量q4。
8.根据权利要求2或3所述的风力发电机组风轮散热系统耦合验证方法,其特征在于:
若热量q′3与热负荷q3之间不满足热平衡条件,调整轮毂内部温度t0;
若热负荷q3与热量q4之间不满足热平衡条件,调整导流罩外壁温度tb1;
若热量q′t与热负荷qt之间不满足热平衡条件,调整叶片外壁温度tb2。
9.根据权利要求1-3任一所述的风力发电机组风轮散热系统耦合验证方法,其特征在于,当外界环境温度最高、太阳辐射强度最强时采集所述环境参数。
10.一种风力发电机组风轮散热系统耦合设计方法,其特征在于,包括:
设定风轮散热系统的散热参数;
采用如权利要求1-3任一所述验证方法,验证散热参数是否合适;
若不合适,则调整散热参数,并重新进行验证;
如此迭代,直至散热参数合适,并根据对应的轮毂内部温度t′0和叶片外壁温度t′b2确定风轮散热系统的散热参数。
11.根据权利要求10所述的风力发电机组风轮散热系统耦合设计方法,其特征在于,根据轮毂内部温度t′0和叶片外壁温度t′b2确定风轮散热系统的散热参数,包括:
根据环境参数、设备参数和叶片外壁温度t′b2计算满足热平衡条件下轮毂传递到叶片内的热负荷
通过热负荷
根据热负荷
其中,ρ为环境参数中的空气密度,cp为定压比热容。