低溫環(huán)境對葉片結(jié)構(gòu)性能的影響主要有如下幾個(gè)方面：
對結(jié)構(gòu)剛度的影響：低溫環(huán)境下葉片剛度變大，對彎扭耦合效應(yīng)明顯的柔性葉片而言，其變形相對常溫下在同等載荷水平時(shí)偏小，從而使載荷水平會有所提升，發(fā)電量也隨之有所提升，因此需要對低溫剛度水平下的葉片載荷水平進(jìn)行分析確認(rèn)；對于一般葉片而言，剛度的變化，會導(dǎo)致葉片頻率的改變，需要確認(rèn)頻率改變不會導(dǎo)致葉片與風(fēng)機(jī)其他部件發(fā)生共振問題，及相關(guān)振動問題對葉片及機(jī)組載荷水平的影響；
對疲勞壽命的影響：主要需考慮低溫環(huán)境下，樹脂和粘接膠的韌性會降低，斷裂延伸率也會減小，從而降低了其疲勞性能，最終影響葉片的疲勞壽命。
低溫因素對葉片結(jié)構(gòu)阻尼的影響：由于低溫對復(fù)合材料葉片結(jié)構(gòu)阻尼影響較大，特別是環(huán)境溫度低于-20℃時(shí)，葉片自身的結(jié)構(gòu)阻尼會下降。從而增大了振動的風(fēng)險(xiǎn)，因此需要確認(rèn)結(jié)構(gòu)阻尼的下降是否會影響機(jī)組與此相關(guān)的振動和載荷問題；
低溫對熱膨脹系數(shù)差異較大的葉片部件裝配的影響：玻纖材料和環(huán)氧體系的粘接膠熱脹系數(shù)差異較小，不用考慮低溫因素的影響；但玻璃鋼與金屬材料、碳纖材料的熱脹系數(shù)差異較大，需要考慮可能引發(fā)的裝配問題。
風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，不僅存在低溫環(huán)境，也存在高溫環(huán)境，那么高、低溫環(huán)境是怎樣定義的呢？高、低溫環(huán)境下載荷評估、葉片設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)需要做什么樣的特殊考慮呢？這些問題是本期譯評討論的對象。
1 極限高低溫環(huán)境的定義
1.1高低溫環(huán)境定義
極限溫度是相對常溫環(huán)境來定義的。
常溫環(huán)境：風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境溫度在-10到40攝氏度，極限溫度在-20到50攝氏度之間。
高溫環(huán)境：風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境問題高于40攝氏度，極限溫度高于50攝氏度；
低溫環(huán)境：風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境溫度低于-10攝氏度，相應(yīng)極限溫度低于-20攝氏度。
如果長期觀測溫度（最好大于等于10年的周期）最低值低于-20攝氏度，平均每年超過9天，該處就可以定義為低溫位置；9天的判定條件定義為，如果在特定的日期溫度持續(xù)低于-20攝氏度的時(shí)間大于等于1個(gè)小時(shí)。在這種情況下，風(fēng)機(jī)及其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)需要做低溫環(huán)境的特殊考慮。
相應(yīng)的，如果在大約等于10年的觀測期內(nèi)，年平均溫度高于50攝氏度的天數(shù)多于9天，該地區(qū)就可以定義為高溫地區(qū)。9天的判讀條件定義為，如果在特定的日期溫度持續(xù)高于50攝氏度的時(shí)間大于等于1個(gè)小時(shí)。在這種情況下，風(fēng)機(jī)及其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)需要做高溫環(huán)境的特殊考慮。
1.2度量高低溫環(huán)境的參數(shù)
年平均溫度：基于小時(shí)平均數(shù)據(jù)的年平均環(huán)境溫度；
最低運(yùn)行溫度：風(fēng)機(jī)運(yùn)行最低許用環(huán)境溫度（瞬時(shí)數(shù)據(jù)）；
最高運(yùn)行溫度：風(fēng)機(jī)運(yùn)行最高許用環(huán)境溫度（瞬時(shí)數(shù)據(jù)）；
年最低溫度：小時(shí)平均預(yù)期最低環(huán)境溫度（一年發(fā)生一次）；
年最高溫度：小時(shí)平均預(yù)期最高環(huán)境溫度（一年發(fā)生一次）；
年平均環(huán)境溫度對應(yīng)的空氣密度；
最低運(yùn)行溫度對應(yīng)的空氣密度；
年最低溫度對應(yīng)的空氣密度；
最低區(qū)域生存溫度：在年平均最低（外部）環(huán)境溫度下，在給定范圍內(nèi)（瞬時(shí)值）某部件的最低許用內(nèi)部生存溫度；
最高區(qū)域生存溫度：在年平均最低（外部）環(huán)境溫度下，在給定范圍內(nèi)（瞬時(shí)值）某部件的最高許用內(nèi)部生存溫度；
最低區(qū)域運(yùn)行溫度：在年平均最低運(yùn)行（外部）環(huán)境溫度下，運(yùn)行狀態(tài)下風(fēng)機(jī)的某個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)的部件或裝置，其最低許用內(nèi)部溫度；
最高區(qū)域運(yùn)行溫度：在年平均最大運(yùn)行（外部）環(huán)境溫度下，運(yùn)行狀態(tài)下風(fēng)機(jī)的某個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)的部件或裝置，其最高許用內(nèi)部溫度；
溫度偏差：部件所描述區(qū)域與其周圍的溫度偏差；
運(yùn)行溫度偏差：風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，部件所描述區(qū)域與其周圍的溫度偏差。
1.3特定溫度下空氣密度的計(jì)算
考慮外部條件的必要性在于設(shè)計(jì)與風(fēng)機(jī)將要安裝的位置對應(yīng)的高低溫環(huán)境密切相關(guān)。在低溫或高溫條件下，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)者需要指明正常條件和極限條件的空氣密度。必要時(shí)，需要專門指定整個(gè)風(fēng)機(jī)或相關(guān)的風(fēng)機(jī)部件，包括電氣柜和傳動鏈的許用運(yùn)行溫度。
低溫下的空氣密度需要根據(jù)理想氣體標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下101325pa進(jìn)行折算。
年最低溫度可以采用該值+35K來計(jì)算對應(yīng)的空氣密度，而最低運(yùn)行溫度可以采用該值+25K來計(jì)算對應(yīng)的空氣密度。分別增加35K和25K等效于定義標(biāo)準(zhǔn)溫度條件。
標(biāo)準(zhǔn)溫度條件的標(biāo)準(zhǔn)空氣密度為1.225kg/m^3,參考15攝氏度得到。對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)空氣溫度范圍為-10度到40度，也就是15度±25K。標(biāo)準(zhǔn)溫度的極限溫度范圍為-20度到50度，也就是15±35K。年平均溫度保持不變，為15度。
采用如下公式計(jì)算不同溫度下的空氣密度：
其中，p=101325Pa，海平面的氣壓；R=287 J/(kg.K)，通用空氣常數(shù)；溫度值θ,單位采用K。不同海拔高度需要進(jìn)行修正。
2 極限溫度對載荷的影響
在極限溫度下的載荷計(jì)算時(shí)，空氣密度需要根據(jù)每個(gè)工況相應(yīng)的溫度和海拔進(jìn)行修正。不僅載荷計(jì)算，功率計(jì)算也需要考慮空氣密度的修正。
材料的力學(xué)性能也需要根據(jù)氣溫進(jìn)行調(diào)整。尤其是彈性體和傳動鏈的阻尼特性，需要考慮溫度對材料性能的影響。
極限溫度運(yùn)行條件對傳動鏈效率損失、阻尼和變槳系統(tǒng)響應(yīng)均會有影響。如果極端風(fēng)與溫度條件存在聯(lián)系，在適當(dāng)?shù)妮d荷工況需要綜合考慮載荷受到的影響。
如果熱脹系數(shù)偏差過大，則較大的溫度梯度會導(dǎo)致系統(tǒng)剛度的改變，例如可能會導(dǎo)致軸承或螺栓預(yù)緊松動。在設(shè)計(jì)時(shí)需要引入一個(gè)由于溫度和熱脹系數(shù)差異導(dǎo)致的附加載荷。
載荷計(jì)算需要更改溫度范圍，主要影響載荷的因素是空氣密度。
空氣密度改變對風(fēng)機(jī)的影響點(diǎn)：
1）改變功率曲線；2）不良風(fēng)機(jī)控制行為；3）結(jié)冰導(dǎo)致啟機(jī)和停機(jī)動作增加；4）不可預(yù)期的風(fēng)機(jī)失速行為。
