叶片是风力发电机组的重要部件之一,承载着风能利用和转换的重要作用。叶片保护涂层性能的优劣会严重影响风力机叶片及风电设备整体的性能和使用寿命。内蒙古自治区是全国风能资源较为丰富的地区,但由于环境沙漠化严重,沙尘天气发生频繁,挟沙风对工作中的风力机叶片涂层冲蚀磨损严重,导致叶片在运行过程中阻力增大,风能利用率降低,同时也可能引发事故。由于风力机叶片表面涂层在受到沙粒冲蚀时,各个部位发生磨损的情况各不相同。而且工作中的风力机叶片长期暴露在恶劣的环境条件下并且不容易接近,在许多情况下不可能重做保护涂层。针对以上问题,利用SolidWorks对1.5MW水平轴风力发电机组风轮建立模型,用ANSYS-Fluent DPM模型数值模拟风沙环境下风力机叶片涂层的冲蚀磨损过程,分析不同粒径沙粒的运动轨迹以及沙粒与风力机叶片撞击时沙粒的行为;利用OFDY-1.2型移动式风蚀风洞对风力机叶片微缩模型进行加速冲蚀磨损试验,根据试验结果与模拟计算结果,分析叶片前缘、后缘、迎风面、背风面、叶尖、叶根等不同部位涂层的磨损速度、磨损率、磨损形貌和磨损机理情况,对风沙环境下风力机叶片涂层冲蚀磨损分区进行了研究。结果表示:在沙粒粒径大小相同时,随着来流速度的增大,沙粒对涂层表面的撞击次数增多;在来流速度大小相同时,随着沙粒粒径的增大,风速对沙粒运动的影响减弱,撞击到叶片表面的沙粒随之减少;在来流速度大小相同时,粒径较大的沙粒大多是对叶片涂层表面直接撞击,而粒径较小的沙粒,大多是对叶片涂层表面进行斜擦;随着沙粒粒径和来流速度的增大,冲蚀磨损率也随之增大,但冲蚀磨损位置分布基本不变,都是在叶尖偏前缘位置最先发生;根据风力机叶片各个部位涂层的不同磨损率、磨损形貌和磨损机理,将风力机叶片涂层冲蚀磨损划分为切削磨损区域(缓慢磨损区域)、凿削磨损区域(剧烈磨损区域)和停滞磨损区域3个区域,为后期风沙环境下风力机叶片分区适应性涂层材料的研究提供理论基础。