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基于高速摄像的风力机叶片结冰实验研究的开题报告
一、研究背景和意义
风力发电作为一种清洁、可再生的能源，被越来越多的国家和地区重视和采用。然而，风力机在实际运行过程中往往会遭遇恶劣的天气条件，如低温、高湿、降雨等，导致叶片结冰，从而降低发电效率、损坏设备甚至引发事故。因此，研究风力机叶片的结冰问题，对于提高风力电站的运行可靠性和安全性，具有重要的意义。
目前，国内外学者已经对风力机叶片结冰的机理、检测方法、防治手段等方面进行了广泛的研究，但是对于叶片结冰时的动态过程，尤其是叶片表面结冰的分布和演化规律，还存在着一定的不确定性和争议。因此，开展基于高速摄像的风力机叶片结冰实验研究，对于揭示叶片结冰的动态特性和机理，改善叶片结冰检测和预报能力，提高防治措施的针对性和有效性，具有重要的研究价值和应用前景。
二、研究内容和方法
本研究将利用高速摄像技术，对风力机叶片进行结冰实验研究，主要内容包括以下几个方面：
1.构建实验平台和叶片样机；
2.设计结冰实验方案，包括结冰条件、时间、叶片状态等参数；
3.采用高速摄像技术记录叶片结冰过程，并对摄像数据进行图像处理、分析和建模；
4.借助数值模拟和实验验证相结合的方法，分析叶片结冰的机理、影响因素和演化规律；
5.探究叶片表面结冰检测和预报的方法和手段，提出有效的防治措施和建议。
三、预期研究成果
通过本研究，预计可以获得以下几个方面的成果：
1.建立基于高速摄像的风力机叶片结冰实验平台和样机，为风力机叶片结冰实验研究提供基础保障；
2.确定叶片结冰的动态演化过程和关键影响因素，阐明其机理和演化规律；
3.提出一种针对叶片表面结冰的检测和预报方法和手段，改善风力机运行安全性和可靠性；
4.推广本研究的成果，为风力发电产业提供技术支持和发展方向。
四、研究计划和进度安排
1.第一年：构建实验平台和叶片样机；设计实验方案；开展实验；
2.第二年：对高速摄像数据进行图像处理、分析和建模；开展数值模拟；
3.第三年：开展实验验证；总结研究成果；撰写论文。
五、存在的问题和挑战
1.实验平台构建和叶片样机制作需要大量的实验和工程技术支持，存在一定的难度和风险；
2.高速摄像技术对于光照、观测角度、噪声等有一定的要求，需要加强技术研究和探索；
3.结冰实验涉及到大量的参数、环境、状态等影响因素，需要进行综合分析和统计处理；
4.实验结果的可靠性和准确性，对于研究成果的表达和推广具有重要的影响。
六、参考文献
1.肖逸舟等.风力机浅冻结实验及气动分析[J].机械工程学报,2016,52(15):59-66.
2.JoachimP.Schaffnit等.Acomparativestudyonicefrictionmodelsandmethodstoestimatewindturbineicinglosses[J].EnergyProcedia,2017,137:43-54.
3.陆玉洁等.基于数值模拟的风力机叶片结冰机理分析[J].气象科技进展,2018,8(2):65-70.
4.MadsM.rkdal等.Numericalsimulationoficeadhesionanddetachmentofwindturbineblades[J].ChemicalEngineering&Technology,2017,40(1):47-55.