外文翻译-新一代风力机叶片技术力学性能研究-机械毕业设计资料

3.0 闻远设计 2024-08-15 98 4 3.7MB 20 页 15光币

侵权投诉

本科生毕业设计（论文）外文翻译

日

新一代风力机叶片技术力学性能研究

摘要：风力发电机叶片是风力发电系统中最大的部件之一。在不久的将来，众多风力

涡轮机的这些大部件将成为废料，这是一个障碍。为了防止这种障碍，新生产的叶片

应该是可回收的。在这项研究中，一种涡轮叶片，被称为新一代涡轮叶片，是用增强

碳梁和回收的低密度聚乙烯材料制造的。本研究中涉及的制造揭示了两个新颖之处：

（1）它生产的是异质涡轮叶片;（2）产生可回收的叶片。此外，本研究还涵盖了使

用数字图像相关（DIC）系统的力学测试和新一代叶片的建模研究。在力学试验中，

采用 DIC 方法测量了新一代叶片和常规商用叶片的位移和应变数据。为了解决新一

代叶片非均质性的建模困难，本文采用弯矩-曲率法作为有限元方法的一部分，对叶

片结构系统进行了整体建模。然后，比较了新一代和商用叶片在不同风速和不同迎角

下的性能。因此，数据显示，与商用叶片相比，新一代叶片的刚度表现足够好。

关键词：风力机叶片；新一代叶片技术；可回收复合材料结构

1. 介绍

最近，人们对全球变暖和碳排放的有害后果日益关注，对风能、太阳能、生物质

能和地热能等可再生和可持续能源产生了新的需求[1]。在这些可再生能源中，风能成

为近年来人们关注的焦点[2-7]。随着技术的发展，风力发电作为一种可再生能源，正

在迅速发展成为世界主要能源之一。例如，当对土耳其风力发电厂的安装进行多年分

析时，可以看到土耳其对风力发电厂的兴趣与日俱增。根据 2021 年5月的数据，土

耳其风力发电功率为 9253 兆风，而根据 2022 年12 月的数据，土耳其风力发电功率

已增至 10976 兆瓦[8，9]。欧洲风能协会预测，目前欧洲风力发电厂的总装机容量为 22

0吉瓦，到 2025 年将达到 318GW。据预测，同期土耳其总装机容量将达到 14GW，

居欧洲第六位[10]。国际可再生能源机构（IRENA）在题为《全球能源转型：2050 年路

线图》的报告中指出，到 2050 年，风能发电量预计将占总发电量的 36%。据此，风能

在可再生能源中的份额估计为42%[10]。

世界各地仍在安装风力涡轮机，通常寿命约为20 至30 年。虽然风力发电厂的一

些部件，如塔和发电机，已经达到寿命结束，可以通过某些工艺回收，但回收涡轮

叶片[11]中使用的热固性复合材料非常困难。由于这些困难，这些涡轮叶片通常埋在陆

地上，而只有少数可以用于建筑行业。事实上，在过去的三十年里，世界各地安装的

大量风力涡轮机的大部分不能回收，而且会变成废料，这也给环境和气候变化造成

了障碍。例如，据预测，到 2050 年，全球将有 4300 万吨风力发电机叶片废弃物[12]。

根据这一预测，全球涡轮机叶片废弃物总量的 40%、25%和16%将分别属于中国、欧

洲和美国。考虑到每千瓦风能需要约10kg 的风力发电机叶片材料，预计不久，人类

将浪费约 20 万吨叶片[12]。据估计，2029 年至 2033 年，每年需要回收的叶片材料量

可能达到 40 万吨[13]。最后，预计2050 年后叶片废弃物将增加到80 万吨/年[13]。

风力涡轮机叶片回收利用的常用干预措施是将叶片作为废物运往垃圾填埋场，

如图 1所示此外，从复合纤维废物中生产出纤维、颗粒、建筑材料和面板等各种产品

也有助于回收利用的研究。这些形式的应用，也被称为循环和零废物解决方案，展示

了减少涡轮叶片碳足迹的尝试[14]。

图1.碳基棒材打结用于生产新一代叶片

风力涡轮机的能量产生在很大程度上取决于叶片的空气动力学特性，通过改善

叶片的空气动力学性能可以增加能量输出[15-21]。另一种增加能量的方法是增加叶片尺

寸，但这取决于叶片强度[22-25]。考虑到风力发电厂的发电量和涡轮叶片的尺寸，中型

和大型涡轮机叶片的制造理念与小型涡轮机叶片不同，因为中型和大型涡轮机叶片

承受更高的弯矩和剪切力。[26-28]

在这些中型和大型叶片的叶片制造中，叶片的每一层都由玻璃和碳纤维增强环

氧材料组成。在这些层状复合材料中，基体材料是环氧树脂，增强材料是玻璃和碳。

虽然这些复合结构中地层本身是不均匀的，但考虑到涡轮叶片是由这些复合层的重

复形成的，可以认为叶片是以均匀结构生产的[29-33]。小型涡轮叶片是采用塑料注射生

产技术，将切碎的玻璃或碳增强材料均匀嵌入基体材料中，以实现生产的实用性和

快速性。

至关重要的是，用于生产涡轮叶片的复合材料结构在暴露于风力时能够提供所

需的强度值根据文献，叶片结构的力学性能通常是通过折翼方向和边缘方向测试获

得的。

考虑到这些测试装置的使用是昂贵的，数字图像相关（DIC）技术提供了一个

方便和经济的替代方案，特别是对于传统的折翼方向测试。数字图像相关技术（ DI

C）技术是在 20 世纪80 年代初发明的。它仍然是测量不同荷载条件下结构位移的一

种常用的非接触、无损实验测量技术。从文献中可以看出，DIC 技术已广泛应用于样

本量小的、实验装置完善的结构测试[34]。例如，Winstroth 等人。

[35]使用 DIc 技术成功

地测量了涡轮叶片的位移，即使在 3.2Mw 的大型风力涡轮机中也是如此。h等人[36]采

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

下载文档到电脑，查找使用更方便

15 光币 4人已下载

立即下载

标签： #设计 #机械毕业设计资料 #毕业设计资料

摘要：

本科生毕业设计（论文）外文翻译日新一代风力机叶片技术力学性能研究摘要：风力发电机叶片是风力发电系统中最大的部件之一。在不久的将来，众多风力涡轮机的这些大部件将成为废料，这是一个障碍。为了防止这种障碍，新生产的叶片应该是可回收的。在这项研究中，一种涡轮叶片，被称为新一代涡轮叶片，是用增强碳梁和回收的低密度聚乙烯材料制造的。本研究中涉及的制造揭示了两个新颖之处：（1）它生产的是异质涡轮叶片;（2）产生可回收的叶片。此外，本研究还涵盖了使用数字图像相关（DIC）系统的力学测试和新一代叶片的建模研究。在力学试验中，采用DIC方法测量了新一代叶片和常规商用叶片的位移和应变数据。为了解决新一代叶片非均质性...

展开>> 收起<<

外文翻译-新一代风力机叶片技术力学性能研究-机械毕业设计资料.doc

共20页,预览6页

还剩页未读，继续阅读

外文翻译-新一代风力机叶片技术力学性能研究-机械毕业设计资料

相关推荐

开通VIP享超值会员特权

作者详情

相关内容

推荐作者

热门标签

举报选择: