艾爾姆風(fēng)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(fēng)能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風(fēng)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(fēng)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(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)鏈 共建能源轉(zhuǎn)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(guān)于“全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)布局及供應(yīng)鏈安全”“雙碳時代下的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景”“國際風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機(jī)會”“風(fēng)電機(jī)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(fēng)能前期開發(fā)總監(jiān)徐嵐在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)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(shè)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(jìn)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(shù)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(jī)艙，可以把葉片裝上去進(jìn)行疲勞的測試，都是可以進(jìn)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(dāng)中的可靠性，必須要通過先進(jìn)的測試進(jìn)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(fēng)洞和通過可視化流體分離，幫助提升葉片捕捉風(fēng)能的效率。

首先給大家介紹一下風(fēng)洞，艾爾姆是世界上第一個低速的風(fēng)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(jìn)行異型設(shè)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(fēng)速測試風(fēng)洞是對外進(jìn)行商業(yè)運營。在行業(yè)當(dāng)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(tuán)隊，在當(dāng)中進(jìn)行測試。測試的過程當(dāng)中，肯定涉及到異型的設(shè)計生產(chǎn)，艾爾姆也可以提供相應(yīng)的服務(wù)，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(jìn)行生產(chǎn)，貼在測試的異型上，在風(fēng)動當(dāng)中吹獲取相應(yīng)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(dāng)風(fēng)流過葉片表面的時候，表面異型是不是能夠確保風(fēng)是貼在表面上進(jìn)行流動而不是進(jìn)行分離的？一旦流動狀態(tài)進(jìn)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(guān)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(dāng)時發(fā)現(xiàn)我設(shè)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(fēng)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(fēng)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(dǎo)致載荷增加，當(dāng)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(dāng)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(yù)測到的損傷。 

噪音也會增加，當(dāng)你流動脫離表面的時候，它會產(chǎn)生額外的噪音，也會導(dǎo)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(shè)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(lán)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(yīng)該發(fā)生氣流分離的地方，它發(fā)生了分離，在黃色標(biāo)記的區(qū)域發(fā)生分離，這就是導(dǎo)致最后發(fā)電量不能夠達(dá)到預(yù)期設(shè)計的根本原因。

這一塊是羊毛先分析法，不但是用在風(fēng)能方面，以及大家設(shè)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(jié)在葉片上，另外一端自由的進(jìn)行懸垂，當(dāng)風(fēng)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(jìn)行流動。

如果發(fā)現(xiàn)隨機(jī)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(yīng)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(shè)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(jī)拍照片，再通過艾爾姆自有的軟件對拍攝的圖像進(jìn)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(jìn)行對比，進(jìn)行進(jìn)一步的評估。如果性能不達(dá)標(biāo)，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）