沙戈荒环境下风电叶片中复合材料耐高温性能研究

风电叶片在沙戈荒环境服役过程中会遇到极端高温天气,叶片内腔无法散热会导致温度远高于大气环境温度,随着未来沙戈荒地区风力发电机组装机量不断增加,研究沙戈荒环境下风电叶片复合材料耐高温性能至关重要。对风电叶片蒙皮、梁帽、壳体所用复合材料在60℃下的力学性能变化情况进行了研究,为沙戈荒环境下的风电叶片材料的选择和设计提供参考。试验结果表明:60℃高温作用3 h后,蒙皮用层合板的拉伸和压缩性能退化程度高,拉伸强度和压缩强度下降率分别为23.9%、41%,但层合板的V形剪切强度下降率相对较低,为1.5%;梁帽用拉挤板的V形剪切强度下降率较高,为16.3%,拉挤板的拉伸强度和压缩强度下降率分别为3.3%、6.3%;壳体用PVC60泡沫和Balsa轻木夹芯复合材料的剪切强度分别下降31%、4.2%。

大型风轮叶片设计技术的现状与发展趋势

介绍目前风电叶片的外形设计、结构设计和材料方面的技术,并分析叶片在翼型、结构设计和材料方面的发展趋势和新的设计理念。

水平轴风机气动性能影响因素研究(英文)

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。

大型地面雷达罩夹层结构设计与分析

选用壳单元,利用ANSYS软件对玻纤增强泡沫夹芯夹层结构的大型地面雷达罩进行了结构设计和有限元分析,在自重、风载和雪载及组合工况下,对不同结构层厚度的雷达罩进行了应力、变形和稳定性分析。对2种结构形式的雷达罩进行了对比,结果表明夹层结构具有明显的优势。既减轻了罩体的自重,又提高了结构的刚度。此工作为大型地面雷达罩的结构设计提供了参考依据。

环肋、舱壁和纵骨加强的无限长圆柱壳在水下的声辐射特性

本文建立了有环肋、舱壁和纵骨的无限长圆柱壳在水下声辐射的一般的计算模型,利用Fourier变换和模态展开法导出了圆柱壳振动响应和辐射声压在波数域的计算公式,并由稳相法得到了远场辐射声压的解析公式,分析了纵骨、舱壁和阻尼等因素对声辐射的影响,为准确计算双层圆柱壳在水下的振动和声辐射特性奠定了基础。

基于ANSYS的大型风机叶片建模研究

有限元校核分析是叶片设计过程中的重要一环,而叶片外形与结构的复杂性决定了其有限元模型的建立将十分繁琐。本文针对750kW风机叶片,利用有限元软件ANSYS,详细介绍了大型叶片的建模过程,并对建模方法提出了一些建议。在建模过程中,采取自下而上的方法建立叶片的实体模型,利用壳单元SHELL91和SHELL99与实常数相结合,在划分网格时采用面赋值法和单元赋值法来模拟复合材料的铺层结构。通过设置SHELL91的单元参数,利用其"三明治"的特性模拟叶片的夹芯结构。叶片有限元模型的建立为大型叶片的设计与分析校核做了铺垫。

基于正弦机构力放大原理的高灵敏度光纤光栅压力传感器

基于正弦机构力放大原理,设计研究了基于平面圆形薄板结构的新型高灵敏度光纤光栅压力传感器,研究表明,传感器的压力灵敏度可高达0.04711(pm/Pa),比裸光纤增敏了14989倍,可应用于超低量程压力的传感测量,而该封装结构易于传感FBG多路复用,组成传感器阵列。

基于平面圆形薄板结构的光纤FBG动态压力传感器

提出了基于平面圆形薄板结构光纤光栅（FBG）动态压力传感器的实现方法，从理论上分析了其静态灵敏度和动态频率响应特性，并且采用振动液枉法和电磁力发生器对其灵敏度和动态特性进行了实验研究。平面薄板采用不锈钢材质、厚度为0．15mm、直径为15mm，对于该尺寸结构的传感嚣，静态灵敏度可达0．02pm／Pa，比裸光栅增敏6300倍，谐振频率为78kHz，而且幅频特性在0-6．5kHz频率范围内较为平坦．研究表明：对该结构薄板的几何尺寸进行适当的调整，可实现不同量程、不同带宽的压力测量。

聚氨酯泡沫材料性能评估

从力学性能、剥离能、吸水率、耐温性能4个方面评估了聚氨酯泡沫材料的性能,并与风电叶片常用PVC、PET、HPE泡沫做了性能对比。结果表明,聚氨酯泡沫力学性能偏弱,特别是模量性能还未达到设计指标要求;聚氨酯泡沫与蒙皮(玻璃钢)的剥离能偏低,但可通过对泡沫进行开槽和打孔来提高抗剥离性能;聚氨酯泡沫具有较低的吸水率和优良的耐温性能。

针辊轧孔方式对硬质聚氨酯泡沫夹芯结构剥离性能的研究及应用

以不同表面加工方式的硬质聚氨酯(PU)泡沫为研究对象,以滚筒剥离强度表征泡沫与面板的结合性能,以加工便利性评估其在大尺寸、异形面泡沫表面批量实施的可能性,以加工方式对树脂耗量的增加量评估其综合成本优劣性。测试表明多轴机床加工浅槽、刀片切深缝、针辊轧孔等方式均能改善聚氨酯(PU)泡沫夹芯复合材料的滚筒剥离强度,使用针辊轧孔的方式在剥离性能提升、加工便利性及树脂耗量方面较其他加工方式具有明显优势。此研究内容对较大尺寸且加工面为异形面的聚氨酯(PU)泡沫剥离强度的提升有很好的加工指导意义。

风力机叶片叶尖小翼气动优化设计及实验

为提升存量风力发电机组的发电量,以1.5 MW风力发电机为研究对象,基于CFD仿真、代理模型和优化算法,提出了风力机叶尖小翼的优化设计方法。该设计方法使叶尖小翼设计与机组载荷相结合,为风力机叶尖小翼的设计与应用提供重要参考,并综合考虑叶片的结构安全性、发电量提升效果和工艺转化难度,选择一种优化方案进行实验验证。结果表明:叶片增加叶尖小翼后,在年平均风速为7.56 m/s时,年发电量提升1.64%。

大型风机叶片材料的应用和发展

本文介绍了目前风力发电的现状及大型风机叶片材料的应用与发展,并分析了叶片材料的发展趋势,提出了一些相关的建议。

基于ANSYS建模的风力机叶片模态分析及稳定性分析

以1MW水平轴风力机叶片为例,应用ANSYS有限元软件,通过APDL参数化语言实现风力机叶片的有限元建模。模型建好后可以直接设置单元类型、材料参数、剖分网格,进行有限元计算。本文主要利用ANSYS建模技术对风力机叶片进行模态分析及稳定性分析。

复合材料风电叶片有限元建模和屈曲稳定性分析

本文以40m水平轴风电叶片为研究对象,分析了叶片的结构构型和载荷情况,阐述了运用FiberSIM、CATIA和有限元软件对复合材料风电叶片的有限元建模方法,并对其进行了结构稳定性分析。分析结果表明,叶片结构具有良好的抗屈曲破坏能力,满足GL规范的要求,叶片的铺层和结构设计合理。

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。

防腐混凝土梁长期力学性能试验研究(英文)

玻璃钢(FRP)筋防腐混凝土是一种强度高、全方位耐腐蚀的新型工程材料,具有十分广泛的应用前景。本文先对防腐混凝土梁采用四点弯曲试验方法,对FRP筋加强混凝土梁的弯曲长期力学特性进行了试验研究与分析,得到了梁在不同荷载水平作用下的蠕变曲线。结果表明,FRP筋不仅提高了防腐混凝土梁的初始刚度和强度,且明显降低了梁的蠕变变形。最后,运用最小二乘法确定蠕变模型参数,分别建立了防腐混凝土梁和FRP筋加强防腐混凝土梁的弯曲蠕变幂律模型,为估计材料的长期力学性能提供依据,对FRP筋防腐混凝土结构设计具有重要的价值。

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。

叶片主梁弯扭耦合设计研究

风机叶片正向超大型化、轻质化和高性能化方向发展。高效率的风电机组必然要求高性能的风轮叶片,气弹剪裁则是获得高性能叶片的一种有效方法,而弯扭耦合是实现气弹剪裁的一种途径。本文通过研究弯扭耦合的控制参数,建立了弯扭耦合的理论估算公式,并对现有750kW叶片主梁重新进行弯扭耦合设计。研究结果表明,碳纤维取代玻纤单向布对主梁的重新设计,将大大提高叶片的整体性能。

基于CATIA二次开发的风力机叶片建模技术

针对风力机叶片三维模型,利用VB平台建立与EXCEL的接口,方便叶片模型参数从EXCEL读入。为精确建模,计算过渡翼型以及叶片空间离散数据点坐标,再基于VB平台建立CATIA应用软件的二次开发,输出CATIA几何图形集。此软件的开发意义在于能够快速、高效、精确、智能化建立风力机叶片三维模型,从而可进行气动分析、结构有限元分析、动态仿真以及为制造叶片模具提供数控加工模型。

风力发电机叶片数值模拟综述

CFD技术是目前风力机领域的研究热点,在风力机叶片设计中也获得越来越广泛的应用。本文介绍了风力机叶片的BEM理论、风洞实验、外场实验以及CFD数值模拟等四种研究方法,总结了CFD技术在风力机叶片设计中的应用,重点阐述了CFD数值模拟过程及相应软件的使用经验,以期对风电设计人员有所帮助。