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由于西北地区独特的风沙天气,风力机叶片受到沙尘颗粒的冲击,在叶片表面上产生冲蚀磨损,严重影响风力机叶片的气动性能,降低风力机年发电量,因此,建立风力机叶片材料的磨损模型对预测风力机叶片磨损尤其重要。首先设计了可控质量流率的风沙风洞试验台,并对试验段内的颗粒质量分布规律进行研究。本试验台在现有直流式低湍流度风洞的基础上,加装了风洞混合段、风洞收缩段与风洞试验段。风沙风洞试验台使用自主设计的螺杆输沙装置供沙,使用鼓风机将螺杆输沙装置输出的沙粒通过排管输送至风洞混合段内,与风洞来流相互混合,沙粒最终通过风洞收缩段进入风洞试验段。本文选用颗粒直径在0.4mm~0.5mm的沙粒,在试验段风速10m/s的条件下,测量颗粒在试验段内的颗粒质量分布,得出结论如下:(1)颗粒在风洞试验段内前0.6m流动较为紊乱,0.6m至0.9m之间颗粒流动均匀;(2)试验段截面2的颗粒质量分布与排管出口高度有关,试验段截面2的颗粒质量流率与排管的输沙速率有关;(3)通过三种回归函数对各排管在试验段截面2的颗粒质量分布曲线进行拟合,得到试验段截面2处的颗粒质量分布规律。(4)对风洞混合段内9根排管分别输沙时试验段截面2的颗粒质量分布进行叠加,得到9根排管同时输沙时试验段截面2处颗粒质量分布的理论叠加值;并在相同输沙条件下,进行9根排管同步输沙试验,得到试验段截面2处颗粒质量分布的试验结果;通过对试验值与叠加值进行对比,发现试验段截面2处颗粒质量的叠加值与试验值分布规律相同,且试验值的颗粒质量分布相比于叠加值更加均匀;在9排管同步输沙条件下,试验段截面处颗粒质量流率均匀区域占整个试验段截面2面积的70%左右。通过数值模拟方法研究了冲击速度为10m/s,不同颗粒质量流率(1.125g/s、2.25g/s、4.5g/s、6.75g/s、9g/s),不同冲击角度(15°、30°、45°、60°、75°、90°)条件下的平板试样冲蚀磨损特性,并与相关实验数据进行了对比验证,变化规律相同。研究发现,冲击角度为30°、60°、75°、90°时,随着颗粒质量流率的增大,试样表面的磨损分布位置基本相同,试样表面总磨损率随着颗粒质量流率的线性增大而线性增大。随着冲击角度的增大,试样表面总磨损率在15°至45°范围内略有减小,在45°至75°范围内显著增大,75°时的总磨损率最大,75°至90°范围内总磨损率显著减小。