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复合材料风机叶片设计的关键因素解析

导读: 目前,风机叶片的设计和制造具有一定的经济效益,当代商业化转子直径在80-120米之间的风机叶片几乎没有基础性的限制问题,对于长度大于46米的风机叶片来说最实质性的限制是运输费用大幅度的增加,对于长度大于61米的风机叶片来说长距离的运输几乎是不可能的。

  目前,风机叶片的设计和制造具有一定的经济效益,当代商业化转子直径在80-120米之间的风机叶片几乎没有基础性的限制问题,对于长度大于46米的风机叶片来说最实质性的限制是运输费用大幅度的增加,对于长度大于61米的风机叶片来说长距离的运输几乎是不可能的。

  在叶片的制造上,出于对环境保护方面考虑,具有较强挥发性气体的加工方法将会被禁止使用。例如风能行业一直使用的浇铸型树脂浸渍增强材料的加工方法。大型风机叶片制造另一个要关心的问题是粘结复合物,随着叶片尺寸的增加,很自然地会考虑到固定与接合处的缝隙也随之增加。然而,用于粘结比较小的风机叶片的粘接材料,其性能不会随逐渐增大的缝隙尺寸而等效增加。随着尺寸公差的降低,大型风机叶片的加工和生产费用会快速的增加。因此,需要持续改良粘接复合物的性能,需要粘接复合物有合适的粘性以及期望的强度和弹性,从而达到需要的静态和疲劳强度。

  对于使用传统原材料和传统设计方法的大型风机叶片来说,重力荷载是需要考虑的因素之一,但并不是绝对限制因素。但是能够降低叶片重量的原材料和设计方法更适合于大型风机叶片。

  风力发电机设计的另一个问题是在给定的功率情况下使用更大的转子。比功率(specific rating)是指额定功率与扫风面积之比,通常风力发电机的比功率是0.44千瓦每平方米,但较小的比功率更适合中低风速地区。当比功率降低时,叶片硬度和相关的叶尖偏差就成了设计具有经济效益的风机叶片的关键因素。

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