大型风力机复合材料叶片的气动外形和载荷设计

以动量-叶素理论为基础,选用NACA634改进翼形,设计了2MW风电机组叶片,并按照IEC风电机组安全规范进行了载荷设计,设计叶片通过了中国船级社认证。     

某大型风力机复合材料叶片的有限元分析

复合材料是一种比强度和比模量均较高的材料,通过铺层角的优化设计,在一定范围内还可以改变其性能,提高其承载能力。复合材料已在大型风机叶片结构设计中获得成功应用。叶片是风力机受力最为复杂的部件,也是最重要的部件之一。风力机想要获得较高的风能利用系数和较大的经济效益,其基础就是设计良好的叶片。近年从全球风力发电的现状和趋势来看,风电装机容量逐年上升,其根本原因就在于风力发电所具有的环保性和可再生性,因此风力发电还有巨大的发展空间。本文结合叶片的工作特性对某大型风机复合材料叶片进行了有限元分析,为保证风机叶片结构设计的可靠性及经济性提供了依据。     

风力机叶片的全自动化制造工艺

GAMESA创新技术公司与M.Torres集团公司荣获2011年JEC风能类别创新奖。他们合作开发了用于制造风力机叶片的全自动化设备。     

复合材料与风力机叶片

主要介绍风力机叶片研发的趋势以及复合材料叶片设计、分析、材料、制造和试验验证的相关技术,给出碳纤维在叶片上应用的现状和前景以及有关叶片的新兴技术,并提出发展我国叶片技术的相关建议。     

用于复合材料风力机叶片的端对端解决方案

随着叶片长度的增加,为避免疲劳载荷引起的裂纹和降低制造成本,叶片需要更高的刚度和更轻的重量。目前开发过程主要是以2D为基础,依靠各种类型的工具,它们不符合设计更大叶片的质量和刚度要求。此外,这些工具在制造工艺中未考虑最后的工程技术改变。在这种情况下,风力机制造商正在寻找创新的开发方案——尤其是针对叶片结构、设计、模拟和制造——这些方案将帮助他们满足这些要求,并在没有缺陷的情况下获得更长的使用寿命。     

1MW变速恒频风力机复合材料叶片设计

1MW风力机组研制是国家"十五"863"项目。我们承担了玻璃钢叶片设计。玻璃钢叶片是风力机组的关键部件之一。我们按照国家风力机组风轮叶片标准,制定了叶片设计的荷载工况、荷载局部安全系数与材料局部安全系数,并根据标准的要求进行了叶片荷载计算、强度与变形计算、疲劳分析、频率计算和屈曲稳定计算。叶片设计表明,叶片的结构性能满足机组的技术要求。     

拜耳开发出含聚氨酯复合材料风力发电机叶片

拜耳材料科技有限责任公司运用聚氨酯复合技术开发出一种新的更强更长的风力叶片。这项技术曾获得美国能源部（DOE）认可,不久前还被邀请亮相美国风电协会（AWEA）海上风能展览会。     

风力机叶片及材料的判定

用于风力机设计和测试的IEC61400系列标准已在过去十几年中建立起来,现已被国际风力机行业认可。其中,该系列标准包括一个针对设计要求的通用标准IEC61400-1(2005),该设计要求涵盖载荷和安全以及IEC61400-23(2001)中风力机叶片结构型式试验的技术要求。新型风力机叶片的设计要求材料的判定和结构强度的型式试验。本文说明了按照这些IEC61400标准如何进行材料判定和型式试验。解释了针对极限强度设计所要求的拉伸和压缩详细的试样测试。疲劳试样测试应考虑平均应力在疲劳寿命期内的影响。在风力机叶片全尺寸疲劳试验中,20年的疲劳载荷谱被转化成一个典型的恒幅等效朝两个方向的疲劳试验,其整个持续时间约4个月。在确定试验载荷时还讨论了几个需要考虑的问题。目前IEC61400系列标准中设计和试验的一套方法是基于钢结构设计的一套方法。但是,现在及可预见的未来,现代风力机叶片几乎只使用复合材料。当IEC61400标准形成复合材料先进风力机叶片设计的基础时,为了进一步发展IEC61400标准,本文应对其中的一些挑战。这些挑战包括一些改进的技术要求,如怎样把温度作用和力学载荷结合起来,在控制制造缺陷和瑕疵中寻求更合理的方法。     

大型复合材料风电叶片模具整体设计与制造技术

本文总结了中材科技风电叶片股份有限公司在大型复合材料风电叶片模具方面的经验,详细阐述了复合材料风电叶片模具的设计和制造技术,讨论了风电叶片模具设计和制造过程中应注意的一些问题。     

碳纳米管／高分子纳米复合材料在风机叶片中的应用研究获进展

风机叶片是风力发电机组的重要组成部分,其成本占整个风机的20％以上。近年来随着全球范围内对风能开发的持续增长,大尺寸甚至超大尺寸叶片（单片长度超过70m）成为风电发展的主流方向。叶片在服役过程中受到多种外部栽荷的联合作用（包括弯曲、压缩、拉伸等）,对材料的刚度、强度、耐疲劳等力学性能要求很高。叶片材料的选择还需考虑诸如材料的加工性、密度、环境稳定性等因素,开发新型的高性能叶片材料对于提升风机整体性能尤为重要。     

复合材料风电叶片的发展现状及若干问题的对策

综叙复合材料在风力发电机转子叶片上的应用及生产现状,介绍现有复合材料风电叶片的结构、材料体系、生产工艺及发展方向等,针对目前大型风电叶片生产过程中遇到的一些问题提出解决方案或构想。可以预见,随着叶片的日益大型化,内置热源的大型复合材料组合模具、改进的真空导入树脂模塑法及可回收利用的热塑性叶片可能是今后风电叶片的主要发展方向。     

风机叶片用环氧树脂体系流变性能研究

本文对风机叶片用环氧树脂体系的流变性能进行了研究,在粘度实验的基础上,依据双阿累尼乌斯方程建立了与实验数据较为吻合的流变模型。结果表明,两种树脂体系的粘度随温度变化情况基本一致,在23～50℃范围内,其粘度都低于300mPa.s,且低粘度保持时间大于30min,符合风机叶片真空成型对树脂低粘度的要求。所建立的粘度模型可有效预测和模拟树脂体系在不同工艺条件下的粘度行为,揭示树脂体系的优化工艺参数和低粘度平台工艺窗口,为合理拟订工艺参数和保证产品质量提供必要的科学依据。     

大型风力机玻璃钢叶片设计

本文就大型风力机玻璃钢叶片设计中若干问题进行讨论,包括气动设计、叶片剖面和根端设计、荷荷工况、强度和疲劳分析、空腹叶片工分析、叶片动态特性评价。     

一种研究风轮叶片固有频率的方法

提高风轮叶片挥舞频率以避免风机运行时发生共振问题,是叶片铺层设计的一个重要环节。本文在风轮叶片铺层设计实践的基础上提出了一种研究复合材料风轮叶片频率的方法,给出了该方法的理论基础,并通过一个风轮叶片铺层实例说明了该方法的具体实施过程,验证了其可行性和可靠性。该方法能够定量地表征叶片每个截面的铺层方案对叶片频率的影响,可指导叶片铺层设计者如何更快找到调整叶片铺层的最优方案,从而更有效地提高叶片挥舞频率。     

风机叶片用玻璃纤维的渗透性研究

通过单向法和径向法分别研究了两种牌号的纤维和树脂之间的渗透性能.结果表明,恒石纤维具有更好的浸润和渗透性能,并进一步探讨了不同树脂相对同一种纤维具有不同渗透率的原因.     

风电叶片用聚氨酯模内胶衣的工艺适用性研究

模内涂装是提高风电叶片涂装效率的一种有效方式。相比模外涂层体系,风电叶片用模内涂层体系在工艺性能方面有一些特殊性要求。研究了三种聚氨酯模内胶衣在风电叶片中的工艺适用性,通过可操作性、占模时间、与玻璃钢之间的附着力、在实际叶片模具上的脱模性能以及脱模后对其覆盖的玻璃钢中灌注缺陷的可观察性等性能研究发现,其中两种聚氨酯模内胶衣适用于风电叶片的生产工艺过程。     

二种海上风电叶片用环氧结构胶性能研究

简要介绍了国内外海上风电发展概况及趋势,借助流变仪、万能试验机及DSC等检测设备,对国内外两款代表性品牌环氧结构胶粘剂进行流变性、放热特性、玻璃化转变温度、力学性能及耐盐水性能的对比测试,其检测结果表明二者不但性能相近,且均满足国际标准IEC61400-23《风力发电机组转子叶片的全尺寸比例结构试验》、国家标准GB/T 25383—2010《风力发电机组风轮叶片》及德国劳氏船级社(GL)出版的风力发电机组叶片材料技术规范所提出的对叶片设计使用寿命不少于20年的耐久性和通用性技术要求。     

风电叶片用环氧树脂固化动力学特性及力学性能的研究

采用动态DSC(差示扫描量热)法研究了亨斯迈LY1564SP和上纬2511-A两种真空成型用环氧树脂体系的固化反应动力学特性和固化温度,并采用Kissinger和Crane法计算出不同固化体系的动力学参数,建立了固化动力学方程。结果表明,上纬2511-A树脂固化体系的活化能为37.57 kJ/mol,亨斯迈LY1564SP树脂固化体系的活化能为42.09kJ/mol,反应级数均小于0.9,近似于1级反应。对比了两种环氧树脂浇铸体的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量,结果表明,上纬2511-A树脂固化体系力学性能优于亨斯迈树脂体系。     

风电叶片用单向复合材料单层厚度影响因素研究

风电叶片用单向复合材料的单层厚度是非常重要的设计参数,不准确的设计取值将使得风电叶片的主梁帽和腹板粘接厚度超差,叶片结构寿命大幅度降低。本文系统地研究了两种典型的风电叶片用单向复合材料的厚度变化规律,发现单层厚度主要受原材料种类、铺层数的影响,而一些典型的工艺参数如真空度、温度等则影响很小。研究还发现总厚度与层数存在线性关系,可以用数学模型描述。此项研究为合理使用原材料进行叶片设计打下了良好的基础。     

分段式风电叶片研究进展和发展趋势

分段式风电叶片是解决长叶片运输和制造困难的有效方法。综述了分段式风电叶片相关的基础研究和技术发展概况,分析了大型复合材料分段式叶片的连接构造特点,展望了分段式风电叶片技术和应用发展趋势。