大型水平轴式风电叶片的结构设计

风电叶片是风力发电设备的关键部件之一,其制造成本占总成本的20%～30%.叶片结构是叶片捕获风能的保证,并直接影响风力发电设备的运行寿命.因此,叶片结构设计的好坏在很大程度上决定了风力发电设备的可靠性和利用风能的成本.文章从材料、结构形式、铺层设计、结构分析等4个方面详细地阐述了风电叶片结构的设计技术.     

风电叶片复合材料在高温环境下的拉压力学性能研究

为了探究高温环境对风电叶片玻纤/环氧树脂复合材料拉压力学性能的影响,采用真空辅助RTM工艺制备叶片用单向玻纤/环氧树脂复合材料层合板,研究复合材料从常温到65℃高温下的拉伸、压缩力学性能,并利用扫描电子显微镜（SEM）对压缩试样断口的微观结构进行表征分析。结果显示：复合材料的纵向拉伸强度和压缩强度随温度升高均有不同程度的下降,纵向压缩强度在高温下的降幅更大,当环境温度高于50℃,纵向压缩强度将低于材料设计值;纵向拉伸模量和压缩模量随温度升高变化较小,横向拉伸强度和模量随温度升高均有明显下降。高温环境引起复合材料拉压力学性能下降主要是由于复合材料在高温下玻纤与树脂基体的界面黏结减弱以及树脂性能降低所致。     

分级杉木风电叶片复合材料

以杉木为原料,通过杉木分级,优选制成杉木薄板层积材,并利用INSTRON 5582万能力学试验机进行检测.结果表明:由一、二级分级杉木制成的风电叶片复合材料,其物理力学性能均达到或超过目前国外风电叶片在用的常规木材/环氧层积材的特性,完全能够替代目前大量使用的玻璃钢叶片材料.     

风电叶片的五年之忧——某风电场风电机组叶片定检、维护、维修统计分析报告

自2006年6月第一台国产1.5MW风电机组成功下线,拉开我国大风电时代的帷幕伊始,大功率叶片已风风光光地走过5载有余。在这辉煌的历程中,风电机组在使用、维护方面也曾出现过一些波折,如叶片服役初期折断,击毁机舱、毁坏塔筒导致风电机组倒塌的事件;横向裂纹、前后缘开裂等隐患。针对采取什么样的措施、投入多少费用,才能保证叶片在20年的设计寿命中,保持良好的功率产出状态这一难题,业内各界始终存     

基于ANSYS10.0的大型风电叶片主梁的研究

叶片主梁是大型风电叶片结构设计和有限元分析的重要部分.基于ANSYS软件对叶片进行了有限元分析,在此基础上研究了碳/环氧复合材料主梁的铺层变化对叶片的影响.研究结果表明:主梁复合材料的合理铺设角度是15 °;主梁复合材料的铺设角和铺设厚度对叶片的固有频率影响不大.     

风电叶片用创新材料纵览

近年来,复合材料制造商倾力研发更好的材料来满足风电市场的需求,关于风电材料的报道层出不穷,在风轮机尺寸日益增大的形势下,材料供应商们面临着明显的挑战,特别在转子叶片制造方面。文章将把近几年国内外企业推出的风电叶片用创新材料做简单的介绍。     

基于声发射信号的风电叶片缺陷定位及信号衰减仿真

为利用声发射信号对风电机组的叶片(下文简称"风电叶片")的缺陷位置进行定位,并分析信号的衰减特性,以由玻璃纤维-环氧树脂复合材料为主要材料制作的风电叶片为研究对象,通过ANSYS软件中的LS-DYNA模块仿真研究了声发射信号在该复合材料中的传播速度、规律及衰减特性.研究结果表明:声发射信号的传播方向与该复合材料中的玻璃...     

东汽第一支1．5MW风电叶片试制成功

2007年11月7日，东汽与德国EUROS公司联合开发设计的1．5MW风电机组叶片，经过叶片试制组全体成员历时一年的共同努力，刻苦攻关，第一支叶片在树脂公司新建厂房正式下线。     

大型风电机组叶片疲劳试验研究

对风电叶片疲劳试验理论及方法进行探讨,指出现有理论及方法的局限性及适用性.并在此基础上,确定了适合现有条件的疲劳检测方案,以1.5MW风电叶片为例,开展风电叶片疲劳耐久性试验,着重研究了环境温湿度变化等因素对试验的影响.该文方法与所得结论可供风电叶片研发与检测部门参考.     

风电叶片的防雷技术及应用

风电是新兴的清洁能源,随着风电场单机容量逐渐增大,轮毂高度和叶轮直径增加,也增加了风电机组被雷击的风险,由于雷电的随机性,只能采取防雷措施减小雷击概率。风电机组雷害中,叶片遭受直击雷的损失最大,因此叶片的直击雷防护是风电机组防雷中最重要部分。文章对雷电原理、雷击风险评估、叶片雷击损坏机理以及防雷措施进行了较全面的阐述,为设计叶片防雷系统提供依据。     

碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用

为了降低风电单位成本,风机功率不断提高,随之叶片长度也不断增加,使碳纤维在风电叶片中的应用成为必然。介绍了碳纤维在风电叶片上应用的优势和不足,以及解决的技术途径。     

风电机组叶片表面阻燃涂层材料的研制

当风电机组叶片所处的工作环境中发生火灾事故时,涂在叶片表面的阻燃涂层可阻止火源将燃烧传递至叶片,或减缓叶片燃烧的趋势。本项研究是在现有风电机组叶片的原有结构特殊部位的基础上增加阻燃涂层,将火源与叶片隔离,有效防止叶片延续燃烧现象,达到延长叶片使用寿命为目的。     

10MW风力机叶片设计及其在随机风载荷下的响应分析

对大型风力机柔性叶片的设计方法及其在随机风载荷作用下的动态响应与载荷特性进行了研究。根据风力机叶片空气动力学和结构设计理论,将柔性叶片离散为多个刚体,形成一个多体系统。根据多体动力学的建模方法和叶片气动模型,考虑两者的相互作用,建立了柔性叶片的非线性耦合动力学方程并开发了相应的仿真程序。算例分析了叶片在随机风载荷作用下的气弹载荷与随机振动响应,并对稳定风速和紊流风速下的响应结果作了对比分析。     

大型风力机叶片模态性能及振动分析

为研究大型风力机叶片铺层参数对叶片动态性能的影响、防止叶片发生共振、减小叶片挠度、改善叶片结构力学性能和提高风力机安全性,建立了5 MW风力机叶片的有限元模型,通过改变铺层材料和铺层角度实现不同的叶片结构,并对成型叶片进行了模态分析;采用CFD方法获得叶片表面载荷,分析不同风速下不同铺层结构叶片振动性能,结果表明:复合材料铺层角度能影响叶片固有频率,叶片低阶振型以挥舞和摆振为主,高阶模态出现扭转;增加0°铺层纤维比例可提高低阶固有频率,45°铺层能提高叶片抗扭能力;叶片振动位移沿叶片展向呈非线性增长,风速越大叶片挠度越大;碳纤维可有效提高叶片固有频率,减小叶片挠度。     

风电叶片接闪器腐蚀及其雷电试验研究

风力发电是一种大规模应用新能源,由于设备自身的特点,叶片容易遭受雷击,需安装接闪器进行雷电防护。根据叶片实际运行中遇到的接闪器大气腐蚀问题,研究了大气腐蚀的特点,归纳概括了常用铝合金材质叶片接闪器的腐蚀速率,并对接闪器1000 h盐雾腐蚀后的叶片进行雷电试验,评估接闪器腐蚀后的防雷性能。     

大型风力机叶片模态测试与分析

利用建成的大型风力机叶片的振动特性分析装置,用测力法和不测力法对风力机叶片进行模态试验及分析,测试了风力机叶片的模态参数（固有频率、阻尼和振型）,得到了叶片的振动特性。采用共振法将偏心电机和变频器连成一体作为激励源测试了叶片的固有频率,实验验证了单叶片的危险运行频率。对大型风力机叶片模态试验及分析提供了可靠的实验装置和试验方法,对风力机叶片动力学特性分析提供有力工具。     

风力机叶片被动流动控制技术研究进展

被动流动控制技术在改善和提升风力机叶片气动性能方面有着越来越广泛的应用,因其结构简单、无需消耗额外能量且成本较低等优势广受重视。为此,分别阐述了涡流发生器、格尼襟翼、叶尖小翼、开缝翼型、仿生结节及沟槽被动流动控制技术的工作原理、控制效果、参数设置、优化设计及应用等情况,展望了被动流动控制技术应用的发展趋势。该技术趋于多种流动控制方法的联合控制,其优化设计也趋于多学科、多目标发展,相应的优化设计方法也需深入开发。分析被动流动控制技术的现状及发展趋势,可为相关研究与应用提供具体的参考及实现途径。同时,风力机叶片被动流动控制技术的结构参数控制规律、多目标优化以及多种被动流动控制技术联合控制也是本课题组下一步工作的重点。     

浅析水平轴风力机叶片设计叶尖速比的选择

设计叶尖速比是风力机叶片设计中需要考虑的重要因素,文中分析了叶尖速比对叶片的弦长、载荷、气动性能、整机的功率和发电量等的影响,讨论了设计叶尖速比的选择。并分析得出增大设计叶尖速比,能够减小叶片弦长、载荷、成本,提高气动性能,但会使机组发电量有所下降的结论。     

基于旋转软化的风力发电机叶片动力学研究

在考虑旋转软化效应的条件下,研究了风力发电机叶片在不同转动状态下的挥舞、摆振、扭转及耦合振动.结果表明:叶片各阶振动频率随转动速度的增大而增大,旋转软化导致振动频率相应降低;旋转软化对低频摆振的影响很大,对其他振动模态影响较小.随着旋转速度的变化,叶片各阶振动频率的变化幅度也不同,会导致相互之间的耦合振动.耦合振动时,扭转振动模态中含有挥舞振动模态,挥舞振动模态中又含有扭转振动模态.耦合振动具有更大的破坏性.     

10 MW风力机复合材料叶片结构设计研究

以DTU 10 MW风力机叶片为研究对象,基于NX参数化建模的二次开发,快速建立风力机叶片三维壳体模型,并对其进行复合材料铺层设计。进一步采用计算流体力学方法获取叶片表面气动载荷,对其进行静力学、谐响应及稳定性分析,预测其发生屈曲的可能性及位置。结果表明:叶片在极限风速下有足够安全性,其最大应力位于主腹板附近,最大应变位于主梁中部;叶片发生共振时,挥舞方向有较大幅度波动,摆振方向及叶片展向仅有小幅波动,初次共振对叶片影响最大;叶片在额定风速下未发生整体屈曲现象,仅在叶片背风面副梁帽处出现局部屈曲,增加该区域铺层材料厚度可改善此类现象。