复合材料结构设计对风电叶片成本的影响

从叶片成本出发,对风电叶片的材料设计与结构设计进行了剖析,结合实例进行了"材料/结构设计-成本模型"影响研究;分析出对风电叶片成本影响的关键材料/结构设计因素,用以对风电叶片的设计提供指导与参考。材料组分和结构部件的角度建立的成本模型显示,对材料成本影响最大的因素为主梁部件单向玻纤材料和蒙皮夹心结构部件夹心材料,通过合理选材与优化,可以对兆瓦级40~50m叶片降低材料成本超过8%。

大型风力机叶片全尺寸静力测试分析

本文以1.5MW风力机叶片为例,运用有限元软件进行风力机叶片静力测试模拟,提供静力测试数据的理论值。通过叶片静力测试采集数据,并按照规范的要求将测试数据与理论设计值进行对比分析,有效验证了设计与工艺结合的可靠性,通过了认证机构的认证。

基于CFD与现场测试的叶片气动性能分析研究

随着风电等可再生能源技术逐渐成熟,可再生能源从补充能源向替代能源转变,陆上上网电价逐级下调,逐步实现"风火同价"的目标。而由于风资源偏差、机组差异等原因导致功率曲线偏离设计值,这对叶片气动性能提出了新的要求。因此如何精确评估叶片气动性能成为了目前各方关注的焦点,通过基于CFD与现场测试的叶片气动性能分析研究,试图找到一种准确评估叶片气动性能的方法,使下一步的性能优化成为可能。

复合材料带曲率C型梁热隔膜预成型试验与仿真分析

随着复合材料自动铺带和铺丝技术的成熟,并且广泛应用于复合材料结构的生产与制造。通过与铺带或铺丝技术相结合使得复合材料热隔膜预成型技术成为制作L型、C型,Z型等细长零件的重要手段,此种方式可以减少大量的人工操作,并且能够用于实现自动化工业生产。复合材料热隔膜预成型是一个使预浸料叠层变形的复杂过程,本文对带曲率C型梁的预成型过程进行仿真分析,首先通过试验得到预浸料铺层间摩擦系数,然后对湿态预浸料的力学性能进行测试。利用测试得到参数,采用有限元方法对C型梁预成型过程中铺层间的滑移进行模拟得到了铺层变形后的褶皱缺陷。通过专用的热隔膜成型设备对C型梁预成型进行试验研究,将试验结果与仿真结果进行对比分析,验证了预成型仿真手段的可行性,为后续热隔膜预成型过程中的参数优化提供指导。

基于高压测试的风电叶片防雷系统缺陷分析

针对大型风力发电机叶片防雷系统的常见失效问题,运用高压雷击测试结合电场模拟对大型风机叶片叶尖测试样件进行缺陷分析:首先,通过统计与分析,确定缺陷位置;然后,在测试样件的防雷系统中进行相应的缺陷设置,分别进行雷击测试,通过分析被测样件的失效模式,明确失效机理。由于测量条件有限,通过电场模拟仿真建立测试样件模型并模拟得到失效部件的电位分布,进一步验证了由于部件缺陷引起的避雷失效。实验与分析结果表明,对于处于前端的接闪点,其周围填充物中的气泡会导致接闪时局部电位异常导致放电现象;对于中段的雷电传导部分,导线的绝缘性、弯曲程度很大程度上会影响到电流的有效传递路径;对于叶片修复缺陷,可能成为第二次避雷失效隐患。通过雷击测试与模拟分析,明确了叶片防雷系统各缺陷在雷击测试过程中的失效模式,为防雷系统的优化设计提供依据。

基于疲劳测试的叶片优化设计研究

随着风电技术逐渐成熟,部件检测越来越受到业主和主机厂的重视。特别是风电叶片的设计验证,虽然检测手段多样,从材料测试到关键部件检测,但全尺寸静力测试与疲劳测试最终成为最为有效的检测手段。通过测试不仅可以验证设计的可靠性,确保叶片在20年的运行寿命中没有损伤,也可以获取局部应变等参数指导优化设计。特别是全尺寸疲劳测试[1],在为叶片批产提供依据的同时,分析测试过程中所记录的各项指标,分类归纳对比设计安全因子,得出叶片各项指标中的冗余度,针对冗余度进行优化设计,提高叶片可靠性,减少材料用量,降低成本。