aerodyn Energiesysteme Dr.Andreas Gagel/Head of Rotor Blade Department

　　大家早上好！女士們，先生早上好，非常有機(jī)會(huì)來(lái)到這里和大家分享，今天我不會(huì)推銷一些產(chǎn)品，而是和大家分享一下我們關(guān)于最近的一些設(shè)計(jì)工藝的想法，還有分析。今天我主要是談了一下在葉片設(shè)計(jì)工藝克服一些原理上的弱勢(shì)和障礙，這個(gè)是我的結(jié)構(gòu)，首先介紹一下aerodyn 公司，之后介紹一下葉片的設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度的增加，最后是總結(jié)。

　　大部分人都知道我們的公司，我們有獨(dú)立辦公室，我們13年前所成立的，我們也開(kāi)立了上海工作室。aerodyn 設(shè)計(jì)了一系列的風(fēng)機(jī)，葉片，從2到5MW，從2到6.5MW，差不多10%風(fēng)電全球的風(fēng)能企業(yè)都是aerodyn 設(shè)計(jì)，我們可以看到我們的客戶也是遍布在全球各個(gè)國(guó)家，葉片設(shè)計(jì)是個(gè)非常具有高迭代率的設(shè)計(jì)過(guò)程，并且它其中有許多的領(lǐng)域，包括幾何學(xué)，以及強(qiáng)度的分析，還有空氣動(dòng)力學(xué)，結(jié)構(gòu)，還有負(fù)荷，負(fù)荷要進(jìn)行計(jì)算，強(qiáng)度分析，應(yīng)變分析等等，每個(gè)步驟上的改變都會(huì)改變應(yīng)力和負(fù)荷，在設(shè)計(jì)角度也需要看一下葉片設(shè)計(jì)當(dāng)中所涉及到各個(gè)負(fù)荷。

　　看一下轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計(jì)的要求，首先我們希望減少單位發(fā)電量的成本，我們希望能夠預(yù)測(cè)單位發(fā)電量，并且可以減少質(zhì)量和負(fù)荷，可以適應(yīng)不同的供應(yīng)商來(lái)減少材料的成本，我們希望最大化材料的性能，最大化發(fā)揮材料的有效性，這樣才能減少售后的風(fēng)險(xiǎn)。

　　接下來(lái)關(guān)于所有負(fù)荷的一些預(yù)測(cè)，包括葉片的結(jié)構(gòu)的響應(yīng)都要進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估，這個(gè)是整個(gè)設(shè)計(jì)的評(píng)估過(guò)程，大家可以看到它的指南，一些規(guī)則，我們需要對(duì)于材料來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)行證明，并且要有合理的設(shè)計(jì)的荷載，還要有靜態(tài)強(qiáng)度，極端負(fù)載，技術(shù)上的證明，以及塔尖和它筒的間隙來(lái)減少層壓失效等等。

　　還有一點(diǎn)在2010年指南上所規(guī)定，要進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的一個(gè)證明，但是核心還是葉片設(shè)計(jì)的負(fù)荷，它構(gòu)成了所有結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)。在結(jié)構(gòu)方面，最重要要問(wèn)的問(wèn)題是不是覆蓋了所有風(fēng)廠的實(shí)際情況，并且是不是可以尋找最優(yōu)的葉片信息，這個(gè)也是我們最關(guān)注的問(wèn)題。我希望能夠向大家介紹一下這些問(wèn)題，我們?nèi)绾吻逦卮疬@個(gè)問(wèn)題。

　　首先是模擬和計(jì)算葉片時(shí)間系列，比如說(shuō)我們來(lái)拿5MW做一個(gè)例子，我們一共有6500多種負(fù)荷情況，其中所有的時(shí)間計(jì)算加起來(lái)多于15個(gè)MW，我們可以看一下時(shí)間的計(jì)算系列，現(xiàn)在主要有兩個(gè)數(shù)據(jù)集要去處理，這樣就可以減少負(fù)荷情況，整體負(fù)荷小于一百千瓦，這個(gè)是關(guān)于負(fù)荷設(shè)計(jì)所做出的實(shí)驗(yàn)和評(píng)估。當(dāng)然我們還要引入更多的極端情況，發(fā)現(xiàn)更多的問(wèn)題。以及我們將所有的數(shù)據(jù)集合成一些案例情況，當(dāng)然還要看一下荷載是不是足夠，并且是不是可以滿足結(jié)構(gòu)分析的問(wèn)題，為了回答這些問(wèn)題，我們需要例舉什么樣的證明，以及在葉片設(shè)計(jì)上要進(jìn)行什么樣的證明，這個(gè)是整體的一個(gè)結(jié)構(gòu)。

　　比如說(shuō)一共有5個(gè)部分，其中每個(gè)都有設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)以及失效模式，它其實(shí)在每個(gè)部件都有涉及，還要膠合失效模式和層壓，有動(dòng)態(tài)，靜態(tài)，應(yīng)力的情況，我們有5個(gè)部件，3個(gè)應(yīng)力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需要遵守。我們看到長(zhǎng)量設(shè)有100%，可以在不同部件層壓失效和區(qū)區(qū)的情況，我們可以看到長(zhǎng)量大于1的，那么在紅表格可以看到長(zhǎng)量100%的時(shí)候，長(zhǎng)度是15米，所以對(duì)葉殼區(qū)所進(jìn)行的測(cè)量，還有一些原則進(jìn)行遵守，比如說(shuō)不同段面荷載的情況，我們需要使用最大化的荷載部件。這樣才能保證葉片的荷載，左邊的圖當(dāng)中，我們可以看到擺陣，彎曲面的荷載，在第二個(gè)部件有一些起伏，這種情況在真實(shí)的葉片情況下，可能是不會(huì)發(fā)生。但是在兩個(gè)段面之間，一定要注意到段面荷載的情況，但是并不是在實(shí)際葉片荷載情況下，這個(gè)是我們的解決方案，要引入實(shí)際情況對(duì)荷載進(jìn)行分析。

　　還有一些解決方案，就是要引入更加現(xiàn)實(shí)的荷載，在每一步，所有的時(shí)間系列都要進(jìn)行評(píng)估，用我們的悶熱工具來(lái)進(jìn)行評(píng)估，所以對(duì)所有荷載情況都要有一個(gè)分析證明，這樣就能夠去找出不同的，以及準(zhǔn)確的荷載情況，并且可以滿足不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并且要找出一些關(guān)鍵的荷載。比如說(shuō)可以看到一些失效模式，能夠做出一份詳盡葉片分析以及優(yōu)化計(jì)劃，這樣可以引入更多的實(shí)際情況。

　　還有就是關(guān)于數(shù)據(jù)的搜集，如果做詳盡數(shù)據(jù)分析的話，在所有時(shí)間系列都可以做分析的話，可能我的電腦也需要幾天時(shí)間來(lái)進(jìn)行處理，它是非常實(shí)際，非常復(fù)雜的情況，還其他的一些加載時(shí)間系列，我們可以看到這樣一個(gè)韌性安全情況，有些形成得到一樣的結(jié)果，有些結(jié)果是不一樣，但是我們要保證區(qū)區(qū)安全，因?yàn)閰^(qū)區(qū)也是在葉片設(shè)計(jì)當(dāng)中很重要的標(biāo)準(zhǔn)，左下角可以看到長(zhǎng)量以及位置的改變，可以去除一些不良的狀況，在一些重要的部件能夠?qū)嵭兄匾臉?biāo)準(zhǔn)，比如說(shuō)區(qū)區(qū)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我們可以看到它的韌性是90%，這個(gè)在所有時(shí)間系列測(cè)試之后得出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)。而對(duì)于比較關(guān)鍵失效標(biāo)準(zhǔn)里面，我們可以看到在吸入測(cè)韌性安全要比同樣的狀況下，全時(shí)間系列的一個(gè)平均值低10%左右。

　　我們可以看到在這一測(cè)如果考慮到所有時(shí)間情況的話，它的韌性安全數(shù)字失效是10%，有了這些數(shù)字不僅可以得到負(fù)荷的情況，以及之后的原因，還有在時(shí)間系列具體的時(shí)間點(diǎn)。我們?cè)谟蚁陆强梢钥吹娇赡軟](méi)有一個(gè)部件可以取得極限的情況，在極限情況之下，來(lái)導(dǎo)致  最低的RS。從這個(gè)時(shí)間點(diǎn)在右下角當(dāng)中，我們就能夠知道這個(gè)段面負(fù)荷的情況，它和左邊圖表紅色的框是對(duì)應(yīng)，我們就可以對(duì)極限負(fù)荷來(lái)進(jìn)行評(píng)估。我們已經(jīng)它擺陣這測(cè)負(fù)荷是更小的，當(dāng)然也選擇了一些情況，所以對(duì)區(qū)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，我們可以取得非常不同的結(jié)果而在右邊把所有標(biāo)準(zhǔn)列出來(lái)，他們都比100%要高，但是在葉片吸入測(cè)達(dá)到了90%。

　　那么，總結(jié)一下我們的采用非常先進(jìn)的設(shè)計(jì)評(píng)估流程，計(jì)算載荷時(shí)間系列，然后計(jì)算韌性安全，之后就可以找到一個(gè)相對(duì)最優(yōu)葉片設(shè)計(jì)，那么我們的葉片設(shè)計(jì)滿足最好設(shè)計(jì)規(guī)則要求，那么對(duì)于我們的額外一些流程，我們也是通過(guò)先計(jì)算載荷時(shí)間系列，然后計(jì)算所有載荷時(shí)間系列韌性安全，將分析的結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而確定載荷工況。所以我們的靜態(tài)強(qiáng)度是需要基于極限載荷工況，滿足  認(rèn)證安全要求。比較實(shí)際的葉片載荷，我們要進(jìn)行更加詳細(xì)的分析，我們開(kāi)發(fā)并且實(shí)施設(shè)計(jì)的流程，是希望讓葉片優(yōu)化更加符合實(shí)際情況載荷基礎(chǔ)上進(jìn)行。非常感謝各位的聆聽(tīng)，事后大家對(duì)aerodyn 葉片設(shè)計(jì)流程有興趣，我們可以進(jìn)行私下討論。