大型风能发电机组叶片反求再设计

叶片的外形设计和翼型的选择等都能影响风机性能和产能效率。提出一种大型风能发电机组叶片反求再设计的原理和方法,通过对大型风能发电机组叶片反求测量、大型风能发电机组叶片逆向CAD建模,寻找几何特征,探索制约叶片形状的基本因素,确定叶片截面参数计算公式,利用所开发的叶片翼型自动生成系统,完成了叶片的再设计,并得到了实际应用。     

大型风能发电机组叶片再设计系统研究（英文）

叶片的外形设计和翼型的选择是影响风力机性能和产能效率最为核心的技术。提出了一种大型风能发电机组叶片再设计的原理和方法,对叶片模型进行剖析,寻找几何特征,探索制约叶片形状的基本因素,确定叶片截面参数计算公式,利用所开发的叶片翼型自动生成系统,完成了叶片的再设计,并得到了实际应用。结果表明:这种再设计方法满足产品设计需求。     

大型风能发电机组叶片载荷谱计算与分析

将750 kW大型风力机叶片工作时测得的数据导人数学分析软件,在不同运行状态下对风力机叶片各个方向的受力和扭矩变化规律进行分析,得到直观的载荷变化图谱,对掌握风力机叶片各个方向的受力和扭矩变化情况,以及风力机叶片结构的改进和材料的选择有所帮助.     

大型铝叶片压差铸造工艺

我厂生产的铝合金叶片(图1)是某厂从西德引进的用于各种大型轴流风机上之关键部件之一。该类铸件技术要求高,形状、尺寸变化大,单件重4～28kg,叶片尺寸为150×300mm到500×1000mm,即使在同一叶片上,叶身最薄处为3mm,最厚处达40～50mm,叶盘厚度为40～70mm之间,整个叶片呈扭曲不等厚结构。     

大型风力发电机组四自由度叶片设计及叶型自动生成系统的开发

大型风力发电机组叶片的设计在整个风机设计中占有较大比重,但由于叶片的不规则性导致叶片的三维模型设计较难实现,通过反求方法重构叶片三维模型花费较大,又不能对叶片进行相应的改型,使得分析范围较为局限.为此,利用SolidWorks的二次开发技术开发一套叶片设计系统,分别从叶片半径、弦长、桨距角以及厚弦比4个自由度改变叶片参数,自动生成不同外形的叶片三维设计模型,提高了设计的灵活性,为后续分析提供了有力的支持.     

液压作动器驱动的风机叶片疲劳加载系统研究

设计了一套液压作动器驱动的风机叶片疲劳加载系统,根据动力源气压变化给出加载系统的工作流程.建立液控系统仿真模型,分析了动力源绝热指数对系统的影响程度.建立控制系统数学模型,采用主从式PID算法对作动器工况进行控制.仿真结果表明,加载系统动力源应尽可能处于绝热状态,两个作动器能同时实现任意振幅振动.以上证明了该系统具有驱动叶片进行疲劳加载试验的能力.     

大型空腔叶片的三维逆向造型研究

研究了大型空腔定子叶片逆向造型的若干关键技术:数字化测量方法、数据处理和三维模型重构.定子叶片的型面非常复杂,具有空间大曲率翼型结构,其造型设计对于对流体的流动特性影响很大.并且叶片具有空腔结构,常规的数字化测量方法很难简便地测得完整的点云数据.针对该空腔叶片的特殊结构,设计了一种合理的测量方案和数据精简方案,并进行了模型重构,最终得到了叶片的三维模型.大型空腔叶片的逆向三维造型研究可以缩短定子叶片的改进和创新设计周期,为叶片的铸模设计及后续加工提供依据.     

风电机组叶片静力加载系统及控制研究

设计了基于控制器的多节点静力加载系统,并对液压动力系统特性进行了分析。基于模糊控制理论设计了参数自整定PID(比例-积分-微分)控制器,采用Lab VIEW/AMESim对静力加载控制系统进行了联合仿真,仿真表明模糊PID控制器具有良好的抗干扰能力,改善了静力加载系统的动态响应。试验结果证明,各节点在加载过程中具有良好的协调性能,提高了加载的精度。     

大型转轮叶片热模压成形统计学研究

为改变只通过数值结果的直观解释来归纳成形过程中的变形规律以及指导叶片板坯设计和工艺参数的常用模式，针对叶片热模压成形过程，采用数值模拟的方法，提出将成形温度、成形速度及摩擦因子作为设计变量。采用全面实验法的析因试验设计，利用DEFORM有限元分析平台，结合统计分析来进行研究的技术路线。依据方差分析所获取的结论不仅与由金属塑性成形力学得来的推论相符，而且在数值表征上更为明显，是一种从定性分析转向定量分析的方法。     

支持产品智能再设计的仿真分析方法研究

产品方案及结构的再设计需要多种知识和求解策略的支持.研究支持产品智能再设计的仿真分析方法,包括仿真建模、再设计建议的智能化生成及其实现.支持产品智能再设计的有效仿真模型应包含产品几何、结构关系、性能参数及环境条件等方面的完整信息;再设计建议通过对设计方案或结构的评价获得.研制实现框架式断路器智能再设计的原型系统.应用实例表明:以产品模型为中心的仿真分析是支持产品方案及结构再设计的有效手段.     

3D monitoring of delamination growth in a wind turbine blade composite using optical coherence tomography

In this paper, delamination and delamination growth in a glass fiber composite used for the spar webs in wind turbine blades is investigated by optical coherence tomography (OCT). The cross-sectional and volumetric images clearly showed the microstructure and the crack within the specimen. After applying an optimized signal processing algorithm, 3D crack growth measured using OCT were demonstrated for the first time to the best of our knowledge. The crack structures inside the composite material at different stages during the delamination growth were revealed.     

风力机叶片覆冰翼型气动性能的数值模拟

以某1.5 MW风机叶片S818翼型为研究对象,建立了翼型流场有限元分析模型。采用基于Reynolds平均的Navier Stokes不可压缩粘性方程作为流动控制方程,对无冰翼型、霜冰、弦长冰及角冰翼型进行数值模拟分析,得到了-2°-20°攻角下不同厚度叶片翼型的升阻比、速度矢量和表面压力分布。研究结果表明：覆冰越厚,翼型的最大升阻比降幅越大。对于弦长冰和角冰在厚度达到一定值时,使得升阻比损失产生较大的突变。在覆冰厚度都为10 mm时,角冰的最大升阻比减幅最大,达到22.04%;其次是弦长冰为11.97%,霜冰的最小为6.41%。同时结冰后的翼型会提前进入失速区,导致桨叶气动性能恶化,降低了风机的功率系数。     

汽轮机叶片复合切边模

针对汽轮机叶片切边与热整形存在的问题,提出了新的设计思路,将切边与整形两工序合并,采用合适的背压进行切边整形,实现了切边与热整形,保证了产品质量,提高了生产效率。     

汽轮机叶片无余块锻造

针对汽轮机叶片锻造余块给后续加工带来困难,分析了汽轮机叶片锻件上的余块结构特点,提出了无余块锻造工艺.采用一个过渡面,实现叶根(或叶冠)分型面与叶型分型面过渡,取缔了原有的锻造余块过渡,经实践证明是可行的.这一新工艺节省材料,提高生产效率,降低了生产成本,促进汽轮机叶片锻造技术进步,对于其他具有余块锻件的工艺改进有参考价值.     

具有自主定位功能的水轮机叶片坑内修焊机器人

以实现大型水电站机坑内的相对封闭环境下、具有复杂曲面形貌的水轮机叶片自主修焊作业为目标,研制了具有自主定位功能的移动式修焊机器人．该机器人由间隙吸附式移动平台、多自由度作业臂和多功能作业单元组成,既能可靠吸附又能灵活运动于叶片表面,完成全位置焊接、气刨、磨削作业．构建了自主定位硬件平台,采用倾角传感单元修正惯导法获取机器人姿态信息,采用叶片表面几何特征修正平面航迹法获取机器人位置信息．结果表明,姿态定位误差约为0．5°,位置定位误差约为35mm,满足叶片修焊作业对机器人系统定位精度的要求．     

A Three-dimensional simulation of isothermal turbine blade forging by the rigid-viscoplastic finite-element method

This study is concerned with the three- dimensional analysis of isothermal turbine blade forging by the rigid-viscoplastic finite-element method. In the present finite-element simulation, the interface friction along the curved die surfaces is included, and as a remeshing technique, so-called modular remeshing is used. Comparison between the initial and final computed product shows a three-dimensional deformed configuration of a turbine blade and demonstrates that the length of the final deformed blade is increased. The computational results may be effectively applied to other types of three-dimensional turbine blade forging processes.     

数值模拟技术在汽轮机叶片模锻成形中的应用

有许多因素影响汽轮机叶片的模锻生产质量,例如,材料性质、毛坯外形及尺寸、模锻方式及工艺、模腔结构与锻压设备等.本文针对某汽轮机叶片的模锻生产,应用数值模拟技术,分析和探讨了改进模锻工艺、提高产品质量、防止模具过早失效的途径.模拟结果与生产实践表明:在保证坯料金属完全充满模腔并压实的前提下,适当减少锤击次数,既能降低模具损坏几率,又可节约锻打能源;尽量采用较大的过渡圆角半径,以便抑制模锻叶片根部折叠等缺陷的产生;界面润滑有利于模锻叶片成形;模具型腔局部高温和高应力的交互作用是造成模具过早失效的重要原因.     

转轮叶片热模压成形压力中心的动态计算

为确保实际生产中压力中心的波动始终处于设定的公差范围之内,提出一种基于刚塑性有限单元法,通过实时节点力的计算来获取非均匀厚度板料成形压力中心的动态算法.推导了相应的计算列式,采用DEFORM软件二次开发实现了该算法.同时,建立了水轮机转轮叶片热模压成形过程的有限元模型,结合上述算法给出了具体的压力中心坐标值,为压力中心的优化提供了必要的数值基础.     

某汽轮机叶片材料热变形行为及锻坯参数优化

为提高某叶片锻件质量和生产效率、减少模具磨损,采用热模拟试验研究了叶片材料的热变形行为,建立了材料的高温流动应力方程;以此方程作为材料模型,对叶片的锻造过程进行了数值模拟,优化了制坯工艺参数.试验分析表明,该材料热变形行为符合双曲正弦函数关系;数值模拟结果表明,采用叶根与叶冠成40°角的坯料较优,成形质量与成形载荷对坯...