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

　　大家早上好！女士們，先生早上好，非常有機會來到這里和大家分享，今天我不會推銷一些產(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)計工藝克服一些原理上的弱勢和障礙，這個是我的結(jié)構(gòu)，首先介紹一下aerodyn 公司，之后介紹一下葉片的設(shè)計以及強度的增加，最后是總結(jié)。

　　大部分人都知道我們的公司，我們有獨立辦公室，我們13年前所成立的，我們也開立了上海工作室。aerodyn 設(shè)計了一系列的風(fēng)機，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，我們可以看到我們的客戶也是遍布在全球各個國家，葉片設(shè)計是個非常具有高迭代率的設(shè)計過程，并且它其中有許多的領(lǐng)域，包括幾何學(xué)，以及強度的分析，還有空氣動力學(xué)，結(jié)構(gòu)，還有負(fù)荷，負(fù)荷要進(jìn)行計算，強度分析，應(yīng)變分析等等，每個步驟上的改變都會改變應(yīng)力和負(fù)荷，在設(shè)計角度也需要看一下葉片設(shè)計當(dāng)中所涉及到各個負(fù)荷。

　　看一下轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計的要求，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。

　　接下來關(guān)于所有負(fù)荷的一些預(yù)測，包括葉片的結(jié)構(gòu)的響應(yīng)都要進(jìn)行檢測和評估，這個是整個設(shè)計的評估過程，大家可以看到它的指南，一些規(guī)則，我們需要對于材料來進(jìn)行檢測，進(jìn)行證明，并且要有合理的設(shè)計的荷載，還要有靜態(tài)強度，極端負(fù)載，技術(shù)上的證明，以及塔尖和它筒的間隙來減少層壓失效等等。

　　還有一點在2010年指南上所規(guī)定，要進(jìn)行疲勞強度的一個證明，但是核心還是葉片設(shè)計的負(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，最重要要問的問題是不是覆蓋了所有風(fēng)廠的實際情況，并且是不是可以尋找最優(yōu)的葉片信息，這個也是我們最關(guān)注的問題。我希望能夠向大家介紹一下這些問題，我們?nèi)绾吻逦卮疬@個問題。

　　首先是模擬和計算葉片時間系列，比如說我們來拿5MW做一個例子，我們一共有6500多種負(fù)荷情況，其中所有的時間計算加起來多于15個MW，我們可以看一下時間的計算系列，現(xiàn)在主要有兩個數(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，這個是關(guān)于負(fù)荷設(shè)計所做出的實驗和評估。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)分析的問題，為了回答這些問題，我們需要例舉什么樣的證明，以及在葉片設(shè)計上要進(jìn)行什么樣的證明，這個是整體的一個結(jié)構(gòu)。

　　比如說一共有5個部分，其中每個都有設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)以及失效模式，它其實在每個部件都有涉及，還要膠合失效模式和層壓，有動態(tài)，靜態(tài)，應(yīng)力的情況，我們有5個部件，3個應(yīng)力設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)需要遵守。我們看到長量設(shè)有100%，可以在不同部件層壓失效和區(qū)區(qū)的情況，我們可以看到長量大于1的，那么在紅表格可以看到長量100%的時候，長度是15米，所以對葉殼區(qū)所進(jìn)行的測量，還有一些原則進(jìn)行遵守，比如說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，在第二個部件有一些起伏，這種情況在真實的葉片情況下，可能是不會發(fā)生。但是在兩個段面之間，一定要注意到段面荷載的情況，但是并不是在實際葉片荷載情況下，這個是我們的解決方案，要引入實際情況對荷載進(jìn)行分析。

　　還有一些解決方案，就是要引入更加現(xiàn)實的荷載，在每一步，所有的時間系列都要進(jìn)行評估，用我們的悶熱工具來進(jìn)行評估，所以對所有荷載情況都要有一個分析證明，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)計標(biāo)準(zhǔn)，并且要找出一些關(guān)鍵的荷載。比如說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)化計劃，這樣可以引入更多的實際情況。

　　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，在所有時間系列都可以做分析的話，可能我的電腦也需要幾天時間來進(jìn)行處理，它是非常實際，非常復(fù)雜的情況，還其他的一些加載時間系列，我們可以看到這樣一個韌性安全情況，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，因為區(qū)區(qū)也是在葉片設(shè)計當(dāng)中很重要的標(biāo)準(zhǔn)，左下角可以看到長量以及位置的改變，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)，比如說區(qū)區(qū)這個標(biāo)準(zhǔn)，我們可以看到它的韌性是90%，這個在所有時間系列測試之后得出來的標(biāo)準(zhǔn)。而對于比較關(guān)鍵失效標(biāo)準(zhǔn)里面，我們可以看到在吸入測韌性安全要比同樣的狀況下，全時間系列的一個平均值低10%左右。

　　我們可以看到在這一測如果考慮到所有時間情況的話，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，還有在時間系列具體的時間點。我們在右下角可以看到可能沒有一個部件可以取得極限的情況，在極限情況之下，來導(dǎo)致  最低的RS。從這個時間點在右下角當(dāng)中，我們就能夠知道這個段面負(fù)荷的情況，它和左邊圖表紅色的框是對應(yīng)，我們就可以對極限負(fù)荷來進(jìn)行評估。我們已經(jīng)它擺陣這測負(fù)荷是更小的，當(dāng)然也選擇了一些情況，所以對區(qū)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)來說，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，他們都比100%要高，但是在葉片吸入測達(dá)到了90%。

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