艾爾姆風能前期開發(fā)總監(jiān)徐嵐：如何確保葉片性能

2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩(wěn)定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關于“全球風電產(chǎn)業(yè)布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發(fā)展前景”“國際風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月18日上午，艾爾姆風能前期開發(fā)總監(jiān)徐嵐在風電產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新論壇I上發(fā)表題為《如何確保葉片性能》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

我今天演講的題目是《如何確保葉片性能》。

現(xiàn)在的葉片越來越長，更新迭代的速度特別快，每半年就可以看到新的產(chǎn)品發(fā)布，一年后就會發(fā)現(xiàn)新的產(chǎn)品裝到現(xiàn)場去了。這么快的迭代下，有很多測試變得特別重要，因為這么短的迭代速度，如何保證新開發(fā)的產(chǎn)品，仍然能夠具備比較好的表現(xiàn)？

艾爾姆是設計和生產(chǎn)的公司，全球有12家工廠，也有超過1萬名的員工。從70年代進入到葉片行業(yè)生產(chǎn)至今差不多50年，生產(chǎn)的葉片超過26萬個，去年總共生產(chǎn)8700多個。

這是全球艾爾姆工廠，以及艾爾姆研究技術中心所在的位置。工廠在歐洲波蘭、土耳其、西班牙、美國、加拿大、法國、中國、印度，所以艾爾姆的足跡可以說遍布全球，幾乎在中國的市場上都有自己的工廠。

艾爾姆同時還有6個測試中心，在丹麥、荷蘭、印度、美國，測試包括從材料等級的測試到部件測試，以及子系統(tǒng)的測試，包括有模擬的機艙，可以把葉片裝上去進行疲勞的測試，都是可以進行的。所以整個測試涵蓋從材料一直到產(chǎn)品，新的產(chǎn)品開發(fā)速度這么快，如果想保證這個產(chǎn)品在研發(fā)過程當中的可靠性，必須要通過先進的測試進行保證。這里有展示艾爾姆通常有哪些測試可以做，還有專門的測試工廠。

接下來介紹艾爾姆風洞和通過可視化流體分離，幫助提升葉片捕捉風能的效率。

首先給大家介紹一下風洞，艾爾姆是世界上第一個低速的風洞，具有超過18年測試的經(jīng)驗，測試超過400次異型和截面的測試，同時具有超過20-30年有經(jīng)驗的工程師，可以幫助客戶進行異型設計，幫助客戶做測試矩陣，通過這種方式能夠捕捉到需要的工況和數(shù)據(jù)。

目前，艾爾姆的低風速測試風洞是對外進行商業(yè)運營。在行業(yè)當中任何一個公司，如果你有這方面的需求都可以聯(lián)系艾爾姆團隊，在當中進行測試。測試的過程當中，肯定涉及到異型的設計生產(chǎn)，艾爾姆也可以提供相應的服務，同時幫助做測試用力的規(guī)劃，捕捉我們需要的數(shù)據(jù)。大家在提供葉片中的渦流發(fā)生器、降噪替代都可以在艾爾姆進行生產(chǎn)，貼在測試的異型上，在風動當中吹獲取相應的數(shù)據(jù)。里面有非常完善的系統(tǒng)，可以在線監(jiān)測測試的狀況。

同時可以做流程可視化，當風流過葉片表面的時候，表面異型是不是能夠確保風是貼在表面上進行流動而不是進行分離的？一旦流動狀態(tài)進行分離，獲取的能量就會降低。最常用的是羊毛線測試方法，還有通過顏色觀察變化，也可以看得到表面流場大概是什么樣的情況。

第二部分是關于流程可視化，用羊毛線的方法怎么樣能夠?qū)崿F(xiàn)是不是流動分離？當時發(fā)現(xiàn)我設計的時候挺好的，但是運行的話不是那么回事。但你又無法看到，風吹過葉片的時候，眼睛是無法捕捉的，必須要通過一定的手段，把風流過葉片的情況給展示出來，羊毛線法本身就是在業(yè)內(nèi)非常通用，可以展示氣流流過葉片表面的情況。  

通常氣體的流動如果貼在葉片的表面性能會比較好，一旦發(fā)生分離也會產(chǎn)生非常壞的后果，比如說發(fā)電量下降，以及在某一種情況下還會導致載荷增加，當發(fā)生分離后會形成渦流，反過來會對葉片產(chǎn)生額外的振動，振動也會產(chǎn)生額外的載荷，有可能當時測試的時候說是20年，但在現(xiàn)場可以發(fā)現(xiàn)原來沒有預測到的損傷。 

噪音也會增加，當你流動脫離表面的時候，它會產(chǎn)生額外的噪音，也會導致你的噪音增加。如果能夠減少流動的分離，就能夠提高發(fā)電性能。從右邊可以看出，綠色代表設計功率曲線，展現(xiàn)在葉片上只是在尾源部分稍微發(fā)生一點流動分離，藍色是實際的表現(xiàn)，從功率曲線上來講在爬坡段明顯低于綠色的曲線。表現(xiàn)在線上，本來不應該發(fā)生氣流分離的地方，它發(fā)生了分離，在黃色標記的區(qū)域發(fā)生分離，這就是導致最后發(fā)電量不能夠達到預期設計的根本原因。

這一塊是羊毛先分析法，不但是用在風能方面，以及大家設計車外形怎么樣減少蒙阻。羊毛線通常是用輕質(zhì)的材料，一端聯(lián)結在葉片上，另外一端自由的進行懸垂，當風和氣流吹過葉片表面的時候，如果能夠緊貼葉片的表面，沒有發(fā)生紊亂的情況下，說明氣體流動的時候契合在上面進行流動。

如果發(fā)現(xiàn)隨機擺動的其他方向，說明在這個位置發(fā)生分流，這一塊地區(qū)是大家特別注意的，如果發(fā)生分流的地方是本來不應該發(fā)生的，說明這個地方有問題，葉片已經(jīng)生產(chǎn)好了，后續(xù)只能加裝渦流發(fā)生器，通過設計渦流發(fā)生器的位置，把原來分離的地方不再發(fā)生分離，從而提高發(fā)電量。 

這是艾爾姆提供的解決方案，可以提供羊毛線安裝在上面，通過現(xiàn)場高速攝像機拍照片，再通過艾爾姆自有的軟件對拍攝的圖像進行整合分析，最后識別出在什么地方氣流發(fā)生分離。  

在這種情況下，艾爾姆可以通過仿真進行對比，進行進一步的評估。如果性能不達標，艾爾姆也有渦流發(fā)生器，也可以提供給行業(yè)需求的客戶，幫助氣流發(fā)生分離的位置布置渦流發(fā)生器，從而提升性能表現(xiàn)。  

這就是我今天分享的內(nèi)容，謝謝大家。 

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）