葉片真空灌注工藝樣件尺寸與纖維孔隙的影響分析

　　0 引言
　　隨著能源危機日趨嚴重，風能作為一種清潔、可再生的能源日益受到重視。作為風電機組關鍵部件之一的復合材料葉片，目前多數采用真空灌注工藝。真空灌注工藝是將纖維等增強材料鋪設到模具上，再鋪上具有密封功能的真空輔助系列，在抽真空后的負壓下導入樹脂浸透增強材料并固化成型的工藝。
　　當前也有不少關于葉片的真空灌注成型工藝方面的研究。董鋒巖[1] 簡述了我國復合材料風電機組葉片的發展現狀，并對葉片材料體系、灌注成型工藝進行了較為詳細的論述；李傳勝、周利峰、張錦南[2] 對真空灌注工藝的技術原理、工藝要求等進行了探討，提出了影響灌注工藝的幾點重要因素；齊大偉、寧榮昌、凌輝[3] 對用于真空灌注工藝的樹脂體系研究進展進行了綜述；Scott M Rossell [4] 通過真空灌注實驗測定了3 種增強材料在不同纖維體積含量下的滲透率，提出了混合增強材料疊加滲透率的推算方法，并通過實際葉片灌注予以驗證。彭家順、高建勛[5] 研究了真空灌注工藝管路布置以及孔隙的形成。
　　通常，研發新葉片時需要先做根端灌注試驗，確認設計的最厚布層區可以被浸透后，才可以做全尺寸葉片的灌注試驗。本文著重討論了葉片根端灌注中橋架與孔隙的影響。
　　1 真空灌注孔隙的形成與影響
　　樹脂在纖維內的流動可分為樹脂在纖維束之間的流動和在纖維束內部纖維單絲之間的流動，即宏觀流動與微觀流動[6-7]。纖維束間的孔隙比較大，形成的孔隙稱為宏觀孔隙；而纖維單絲之間的孔隙較小，形成的孔隙為微觀孔隙；前后者的動力分別為動壓力和毛細壓力。兩種孔隙引起的流動速率的不同會導致纖維布層出現不同程度浸漬不良，從而形成白斑。
　　此外，還有表層纖維布與真空材料之間形成的間隙。
　　樹脂在表層纖維布與真空材料形成的間隙以及在纖維布層中流動的速率不同會產生虹吸現象導致纖維布層出現不同程度的“包絡”現象，形成白斑。