摘要：风机叶片雷击灾害事故频发,而雷击电弧对叶片气爆损伤机制尚不清晰,传统实验手段难以测量损伤过程中的细节参数。因此,以实际风机叶片为基础,搭建雷击电弧路径几何模型。基于磁流体动力学理论,利用有限元仿真软件COMSOL分别探究温度和压力在叶片内部的分布情况。进一步,对比不同引弧方式和雷击点位置对叶片材料碳化程度和后缘压力最大值的影响作用。发现叶片在遭受雷击后,雷击点的温度先迅速升高至最大值,然后缓慢降低,高温区域主要分布在雷击电弧周围。叶片后缘的压力先增加至峰值,然后呈现震荡衰减趋势。高压力区域先分布在右侧腹板与后缘之间,后逐渐向整个叶腔内扩散。叶片材料碳化程度和后缘压力最大值与已有文献的实验结果较为吻合,验证了仿真模型的正确性。当雷击点靠近叶尖时,叶片材料碳化程度和后缘压力最大值呈现上升趋势,当引下线布置于主梁时,上述两者均低于引下线布置于右侧腹板的情况。最后,从防雷角度出发,建议将引下线布置于主梁,同时使用环氧树脂将叶片后缘粘接处浇铸成半径为30mm的圆角。

摘要：雷害问题严重影响风机的正常运行,但针对风机接闪系统的失效风险,目前鲜有定量的分析和评估方法。基于先导发展物理模型,提出风机接闪系统雷击屏蔽失效率的定义和计算方法,并通过叶片雷击模拟实验验证了方法的有效性。比较分析了不同接闪系统型式叶片的雷击屏蔽失效率,并考虑了风机旋转角度和海洋盐雾附着对雷击屏蔽失效率的影响。分析表明,相比于接闪器–引下线结构型式和叶尖包覆铜网型式,采用主梁包覆铜网型式的叶片雷击屏蔽失效率最小,但综合考虑经济性和易维护性,推荐采用叶尖包覆铜网的接闪系统型式。提出的定量分析方法可为风机叶片接闪系统的优化设计和失效风险评估提供依据。