丁勇钢
,
张兴
,
宋梦譞
,
陈凯
,
吴兵恒
工程热物理学报
本文以某款带预弯的2 MW风电叶片为基础,引入叶片后掠形式造型曲线,研究后掠曲线对理论年发电量AEP及叶片根部变桨载荷Mz的影响.进而将后掠曲线的起始点位置、叶尖部最大后掠值及其一阶导数值作为造型曲线的优化变量,理论年发电量AEP最大、叶片根部变桨载荷Mz最小作为优化目标,采用非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)来进行多目标优化,寻找最优后掠曲线设计.后掠曲线采用三阶多项式造型,叶片功率系数CP、理论年发电量AEP采用动量叶素理论(BEM)计算,叶片根部的动态载荷采用GH Bladed软件进行评估.
关键词:
水平轴风力机
,
叶片
,
后掠
,
优化设计
,
BEM
,
Bladed
,
NSGA-Ⅱ
冯消冰
,
孙树立
合成材料老化与应用
近年来,遗传算法发展成为一种比较普及的优化算法,遗传算法的主要特点是:稳定性好、通用性强、全局收敛性较优.在本篇论文中,比较详细地描述了遗传算法的优化机理,而且在大型风机复合材料叶片的梁帽与腹板的强度优化设计中应用了遗传算法的优化机理.考虑到层压板的结构参数具有离散型特征,所以在复合材料层压板结构优化设计中应用遗传算法时,适宜地提出了整数编码策略,使用整数编码策略来进行复合材料层压结构的遗传算法优化设计.所谓整数编码,即复合材料层压结构的参数用整数来表征.使用整数编码策略的主要优点有:直观、方便、遗传算法的交叉、变异操作比较容易地进行.在此之外,还构造了适应度函数以用于遗传算法,最终达到了叶片梁帽和腹板结构强度优化的目标.本论文展示了基于遗传算法的大型风机复合材料叶片梁帽与腹板的强度优化设计的诸多优势.想要进行强度优化设计,首先要深入理解力学原理,同时也要掌握数值计算方法.在深入了解单层复合材料与叠层复合材料的弹性理论基础,以及在仔细研究改进的遗传算法优化理论基础之上,设定了一定的铺层规则,仅将工程中常用的四种角度作为限定的铺层角度,应用遗传算法对2MW风机复合材料叶片的梁帽和腹板进行了强度优化设计.本文的最后计算结果表明,由于遗传算法在处理离散型问题方面的特有优势,故在2MW风机叶片的梁帽和腹板的强度优化设计中,使用遗传算法进行强度优化设计是可行和可信的.
关键词:
层压板
,
铺层设计
,
遗传算法
,
叶片
,
梁帽
,
腹板
,
强度优化设计
徐立军
,
徐蕾
,
杨科
玻璃钢/复合材料
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100kW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.
关键词:
钝尾缘
,
叶片
,
静力实验
,
屈曲
,
应变
范博楠
,
张玉波
,
王海斗
,
徐滨士
,
赵杨
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.09.016
目的：研究叶盘叶片进气及出气边萌生的横向贯穿型裂纹的分布位置及深度变化对叶片一阶弯曲振动特性的影响。方法根据叶片尺寸及工况建模,得到正常叶片在静止及不同旋转速度下的一阶振动频率,并进行拟合。在正常叶片模型的基础上,通过布尔运算建立裂纹模型,研究横向贯穿型裂纹在不同分布位置及不同深度下对一阶弯曲振动频率的影响,并进行拟合。针对裂纹深度变化采集的定时信号通过DFT变换,得到正常及含有不同深度裂纹叶片的一阶频率,对建模结论进行验证。结果一阶弯曲振动频率先减小后增大,在距离叶根4.23 mm时为最小值801.16 Hz；当裂纹距叶根的距离大于35 mm时,振动频率先接近后大于正常叶片,振幅先接近后小于正常叶片,最终将35 mm设定为位置的阈值；裂纹深度的增加使振动频率单调减小,且速率不断增大。采集的信号经DFT变换得到的一阶弯曲振动频率与建模结果的误差分别为1.9%,2.0%,1.5%,0.6%。结论当叶片进气或出气边位置阈值内出现裂纹萌生及扩展时,一阶弯曲振动频率会小于正常值,此时叶片的一阶弯曲共振区域会增大,需要对旋转机械进行严格的工况监测,同时裂纹深度的增加可提高叶尖定时监测的准确性。
关键词:
裂纹分布
,
裂纹深度
,
叶片
,
共振
,
弯曲振动
,
高周疲劳
冯消冰
,
孙树立
,
周甜
合成材料老化与应用
复合材料是一种比强度和比模量均较高的材料，通过铺层角的优化设计，在一定范围内还可以改变其性能，提高其承载能力。复合材料已在大型风机叶片结构设计中获得成功应用。叶片是风力机受力最为复杂的部件，也是最重要的部件之一。风力机想要获得较高的风能利用系数和较大的经济效益，其基础就是设计良好的叶片。近年从全球风力发电的现状和趋势来看，风电装机容量逐年上升，其根本原因就在于风力发电所具有的环保性和可再生性，因此风力发电还有巨大的发展空间。本文结合叶片的工作特性对某大型风机复合材料叶片进行了有限元分析，为保证风机叶片结构设计的可靠性及经济性提供了依据。
关键词:
有限元分析
,
风力发电机
,
叶片
,
复合材料
张杰
,
翟玉春
,
王茂才
稀有金属材料与工程
采用粉末冶金修复工艺(China Powder Metallurgy,CPM),利用2种分别混有微量硼合金和纳米镍粉的镍基高温合金粉末对K403缺损叶片进行修复再制造.采用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、EDX能谱和电子探针(EPMA)对叶片修复区的相组成、宏观形貌及微观组织进行分析;同时对修复区致密化和界面连接机理进行初步探讨.结果表明,选用合适的修复粉末,用CPM方法能够将缺损的叶片再制造成原有形状与尺寸;混合硼合金的修复粉末对K403合金的修复效果较好;硼元素的扩散对修复区致密化和界面连接起重要作用,期间发生的反应为NimBn+(Cr,W)→γ+(Cr2,W)B2;经计算,在CPM工艺条件下,界面区的硼浓度可以降低至共晶浓度以下.
关键词:
粉末冶金
,
修复工艺
,
K403高温合金
,
叶片
冯消冰
,
王伟
玻璃钢/复合材料
doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2010.03.017
在大型风力机复合材料叶片的生产过程中,模具起着至关重要的作用.为了满足风力机复合材料叶片生产的关键工艺要求,采用新型的复合材料叶片模具作为核心工艺装备成为必备条件.通过对复合材料叶片模具的制作工艺研究和技术创新,使得新型模具完全满足了大型风机复合材料叶片生产的所有工艺需求.其中,模具的加热方式采用水(油)加热或电加热,要求所产生的热量可以均匀地传递到模具复合材料型面上,并达到产品叶片固化所需的温度.
关键词:
风力机
,
叶片
,
模具
,
加热
,
工艺
,
技术
王进
,
於永
,
曾敏
,
王秋旺
工程热物理学报
本文通过数值模拟方法对凹槽叶顶区的气膜孔的位置进行了研究，通过将一个下游气膜孔布置在叶顶前缘来研究气膜孔位置对叶顶区传热的影响。数值模拟结果表明，下游区气膜孔被布置到前缘区，改善了叶顶前缘的低绝热冷却效率区，获得了均匀的气膜保护，同时对下游区的气膜冷却效率影响不大，无论是放在前缘第一气膜孔上游还是靠近吸力边布置，下游区绝热效率和平均传热系数几乎不受该气膜孔在前缘位置的影响。
关键词:
叶片
,
气膜冷却
,
冷却效率
,
传热系数
