基于阻尼影响的风电叶片疲劳测试加载位置优化

复合材料风电叶片是风力发电系统的关键部件之一,在其全尺寸疲劳测试的周期内,复合材料的结构阻尼及测试环境中气动阻力等因素形成模态阻尼,对风电叶片的动力学特性产生不确定的影响。准确获取风电叶片的振动特性,对于精确设计疲劳测试的加载位置具有重要的理论意义和现实指导作用。本文基于振动理论的传递函数原理将风电叶片的疲劳测试系统简化为单自由度的含阻尼系统的动力学模型,结合有限元仿真模型的频响分析,对风电叶片在疲劳测试中的振动特性展开研究。对三种不同的加载位置比例系数进行讨论,确定疲劳测试中单点加载位置的优化方案,并以LZ76-3.X叶型挥舞方向的疲劳测试为案例,验证有限元仿真分析的正确性和优化方案的可靠性。     

风电复合叶片瓶颈成功突破

最近中材科技风电叶片股份有限公司长达40．25m、1．5MW的风电叶片成功批产下线。这是我国自主研制的国内最长的风电叶片。刚刚下线的这套风电叶片代号为Sinoma40．2，由中材叶片公司联合德国著名的叶片设计公司研发制造成功。该叶片为环氧树脂／玻璃纤维（EP／GF）复合材料，基部呈圆筒状，直径2m多，采用国际主流的真空辅助灌注成型工艺和更先进的气动外形设计，     

风力机叶片设计和三维实体建模研究

叶片在风电机组中起着关键性的作用,在很大程度上决定了整机的性能。为使风电机组获得最大的气动效率,对动量-叶素理论进行了改进,研究了叶片设计的一般步骤和方法。为满足叶片的气动连续性要求,提出了放射线拟合法来实现叶片表面的光滑过渡。然后依据坐标变换原理将叶片翼型的二维坐标转变为空间三维坐标,最后通过ANSYS软件对叶片进行光滑三维实体建模,为叶片外形的进一步修正及分析奠定了基础。     

基于粒子群算法的风电叶片气动结构耦合设计

通过限制叶片的变形范围,以发电量最大为目标函数,使叶片在轻量化以及刚性方面取得平衡,并通过粒子群优化算法,全局进行寻优.以5.8 MW,85 m叶片为例,通过查表插值求得叶片各截面刚度分布,并采用二结点梁单元分段进行叶片挥舞方向的变形,在变形约束内,求得发电量最高所对应的叶片几何参数.     

风电叶片单/双轴测试及其全场三维变形分析

进行了风电叶片单/双轴静载试验,采用数字图像相关技术监测其全场三维变形。结果表明,在各荷载工况下,风电叶片的三维位移分布具有良好规律,应变分布则无明显规律。在三个方向位移中,平面外位移远大于平面内位移。单/双轴荷载作用下,风电叶片三维位移存在显著差异,且位移差值随加载等级增大而增大。在风电叶片全场范围内,双轴荷载作用下的挥舞方向位移大于同级单轴荷载作用下的挥舞方向位移。在叶根至74%叶长(100cm)区段内,双轴荷载作用下的摆振方向位移大于同级单轴荷载作用下的摆振方向位移;而在74%叶长至叶尖区段内,则反之。在叶根至41%叶长(55cm)区域内,单双轴各工况下的展向位移几乎接近于0;而在41%叶长至叶尖区域内,双轴荷载作用下的展向位移大于同级单轴荷载作用下的展向位移。     

基于真空吸注的风电叶片气动测压管预埋工艺研究

随着风电叶片大型化发展,叶片气弹问题突显,迫切需求在真实叶片上开展外场气动性能测试研究,然而复合材料叶片的表面测压技术仍缺乏一种有效的表面测压孔制作方法。本文以复合材料风电叶片的真空吸注制备工艺为切入点,通过试验研究提出一种风电叶片气动测压管预埋工艺,并获得了两个关键技术:测压管的固定方法和测压管的密封方法,该工艺已重复成功应用于满足气动测试要求的复合材料板件制作。     

玻碳混杂低风速风电叶片结构优化及性能分析

为了进一步减轻低风速风电叶片的重量及载荷,以长度为54 m的某2 MW风电叶片为研究对象,构建了玻碳混杂叶片铺层结构设计模型,基于Matlab和ANSYS参数化建模和分析方法,对优化设计的玻碳混杂铺层结构叶片进行了强度、载荷特性、质量与最大变形量分析。研究表明:优化后的叶片质量降低了32.46%,其动态载荷及叶尖变形量有明显的减小;在保证叶片优化前后具有相同刚度的前提下,优化叶片的最大拉伸应力明显降低。本文的研究对低风速风电叶片的轻量化设计具有重要的参考意义,有助于降低风电叶片的成本。     

风电叶片静力试验配载优化与验证

风电叶片静力试验是验证叶片结构强度的有效方法。在叶片静力试验过程中,叶片加载方案通常基于叶片原有几何形状制定,然而当叶片受力发生较大变形时,尤其是挥舞工况,试验叶片上的加载点会出现展向位置以及加载力方向角的变化,从而导致试验载荷和给定的叶片各截面设计载荷不匹配,叶片的结构强度在部分区域或未能通过试验得到充分验证。本文提出如何在叶片静力试验仿真模型中考虑大变形的影响及叶片大变形之后各截面的弯矩计算方法,同时提出等刚度梁模型以高效率地得到优化配载方案,最后通过典型的叶片静力试验来验证优化后配载方案的可行性与准确性。     

时代新材研制的新型聚氨酯风电叶片完成交付

<正>近日,由中车株洲所旗下时代新材研制的聚氨酯风电叶片成功交付远景能源公司,计划于今年7月挂机安装。此款121型聚氨酯风电叶片为2.2兆瓦级,重约13.7吨,长59.5 m,是世界最长的新型高性能聚氨酯风电叶片。该款风电叶片于2017年9月份研制成功,是目前全球首款实现批量生产的创新型聚氨酯风电叶片。为确保叶片能在恶劣环境下实现稳定运转,时代新材已于2018年先后通过了叶片四个方向的静力试验、疲劳试验及为期6个月的挂机考核。与传统环氧树脂材料相比,新型聚氨酯树脂具有更为优异的机械性能和抗疲劳性能,固化速度快,加工性能     

660kW风力机玻璃钢叶片研制

本文介绍叶片设计与制造方面技术问题,包括气动性能计算、构造设计、局部安全系数、荷载计算、强度与变形计算、频率计算、稳定计算、疲劳分析、结构静动态试验、疲劳试验和叶片的成型工艺。     

100kW大厚度钝尾缘叶片的静力实验研究

现代风力机叶片的大型化带来了设计和生产方面的诸多问题,叶片的静力实验是分析叶片结构稳定性的重要基础和验证手段。对中国科学院工程热物理研究所研发的100k W大厚度钝尾缘叶片进行了静力实验研究,分析了叶片在摆振和挥舞方向的屈曲特性和应变特性,通过对静力特性进行分析,探讨了叶片在载荷作用下的刚度及应变等性能特性,比较了叶片相对于传统尖尾缘叶片的结构性能优点。最后,将失效实验结果同设计值相比较,分析了产生误差的原因。     

3D打印将助风电成本降低20%

正目前,美国能源署(DOE)正在通过3D打印模具研制风电机组叶片。一款刚刚完成气动设计的叶片,将帮助研究人员更好地理解风电场内的机组如何互相影响,以及如何通过优化来提高发电效率。预计到2030年,3D打印技术可降低风电成本20%。采用3D打印技术,可能会缩短风电机组的生产时间,并节约制造成本,进而降低风电的成本。叶片的3D打印有希望解决两方面问题:一方面,研究尾流的气动特性。在风电场中,许多风电机组非     

风电叶片除冰技术的研究进展

风能作为替代世界传统能源的清洁能源之一,近几年来已在我国发展迅猛。我国已建或规划建设的风场,大多处在高山及边疆区域,风电机组必然面临覆冰的考验。风电叶片覆冰严重影响风电叶片的气动性能、载荷和功率输出。本文概括阐述了叶片表面覆冰起因、覆冰区域及覆冰危害,并概括讨论了各种除冰方法。     

美国通用指定专用叶片防腐涂料

<正>风电叶片是风电机组的核心部件之一,主要采用环氧玻璃钢复合材料,要求使用寿命达20年之久,需要进行重点涂装保护。高效的防护效果取决于防护涂层的设计及表面处理、涂装工艺、涂料质量、涂层质量控制。风电机组要求为20年以上的使用寿命,现有兆瓦级风电机组叶片为玻璃纤维增强环氧复合材料,环氧树脂具备优异的粘接性能,同时冲击韧度可达255 kJ/m2,防腐性能优异等,但是目前国内选用的涂装产品涂层薄、附着力低、耐候性能差,不能满足防腐要求。为充分保证     

基于Qblade和Matlab的风力机叶片设计与气动性能分析

首先使用Qblade计算翼型的气动参数,将数据进行处理后,利用Wilson设计模型,结合Matlab编程软件对某小型风力机叶片进行设计。再基于叶素动量理论,利用Qblade对所设计的叶片进行气动性能计算,并根据weibull风速分布模型计算风力机的性能。计算结果表明:编写的程序正确,Qblade风力机性能计算软件能正确反映叶片气动模型,并在保证计算结果准确的同时节省风力机叶片设计前期计算的时间。     

风电叶片用国产碳纤维预浸料工艺性能和力学性能研究

应用碳纤维制备风电叶片结构件是大型风电叶片制作技术的一个发展方向。为推动国产碳纤维的发展应用,给出了风电叶片对碳纤维预浸料的技术要求,研究了国产碳纤维预浸料和进口碳纤维预浸料的力学性能和工艺性能,通过对比分析发现,面密度低的国产碳纤维预浸料力学性能高于进口碳纤维预浸料,但面密度≥600g/m2的国内碳纤维预浸料的工艺性能较差,需要进一步改进。     

大型分段式风电叶片刚度及模态有限元分析

以某54 m分段风电叶片为研究对象,建立了分段叶片有限元模型,对分段叶片进行了刚度计算和模态分析,并分别与原始叶片对比。分析结果表明:四种极限工况下,分段叶片刚度与原始叶片基本一致;分段叶片前两阶振型与原始叶片一致,且前两阶固有频率基本吻合;叶片分段未对叶片振动性能带来很大影响,验证了此分段叶片结构刚度和振动性能的合理性。     

风电叶片用大丝束碳纤维拉挤板的应用现状与挑战

综述了风电叶片用大丝束碳纤维拉挤板的应用现状和挑战。风电叶片用碳纤维拉挤板以连续大丝束碳纤维和高性能环氧树脂经热固化拉挤成型工艺连续生产而成,主要用作海上风电叶片的主梁;当前风电叶片用碳纤维拉挤板面临提高性能(包括压缩性能、层间性能、拼接性能)和降低成本的挑战;碳/玻混拉挤板作为一种低成本拉挤板,可为叶片设计、减重、降本提供更多可能;预计随着海上风电的发展及大丝束碳纤维国产化进程加速,大丝束碳纤维在风电领域的应用会进一步增长。     

预固化温度对风电叶片复合材料性能的影响

设计了四种预固化制度对风电叶片用树脂静力性能和单向织物的复合材料疲劳性能进行了研究,研究结果表明预固化温度对环氧树脂基体和复合材料的静力学性能影响不显著,但对复合材料的疲劳性能具有较大的影响,通过实验测试验证了预固化温度对疲劳性能m值的影响趋势,结合叶片制造不同预固化温度对复合材料叶片制造出现的泛白现象进行了分析,明确了玻纤增强树脂基复合材料的制造固化过程的温度边界。     

水平轴风机气动性能影响因素研究

设计高性能水平轴风机是如今风机设计的趋势.风机工作环境恶劣,要计算所有因素对风机性能的影响不太现实.本文运用动量理论和叶素理论分析了实度、桨矩角、锥角、倾角和叶片厚度对风轮气动性能的影响.分析表明,风轮气动性能对实度、桨矩角敏感度高,叶片厚度对风轮气动性能影响不大.对敏感参数进行优化设计,有利于风机在低成本情况下提高其性能.