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品，而是和大家分享一下我們關于最近的一些設計工藝的想法，還有分析。今天我主要是談了一下在葉片設計工藝克服一些原理上的弱勢和障礙，這個是我的結構，首先介紹一下aerodyn 公司，之后介紹一下葉片的設計以及強度的增加，最后是總結。

　　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 設計了一系列的風機，葉片，從2到5MW，從2到6.5MW，差不多10%風電全球的風能企業都是aerodyn 設計，我們可以看到我們的客戶也是遍布在全球各個國家，葉片設計是個非常具有高迭代率的設計過程，并且它其中有許多的領域，包括幾何學，以及強度的分析，還有空氣動力學，結構，還有負荷，負荷要進行計算，強度分析，應變分析等等，每個步驟上的改變都會改變應力和負荷，在設計角度也需要看一下葉片設計當中所涉及到各個負荷。

　　看一下轉子葉片設計的要求，首先我們希望減少單位發電量的成本，我們希望能夠預測單位發電量，并且可以減少質量和負荷，可以適應不同的供應商來減少材料的成本，我們希望最大化材料的性能，最大化發揮材料的有效性，這樣才能減少售后的風險。

　　接下來關于所有負荷的一些預測，包括葉片的結構的響應都要進行檢測和評估，這個是整個設計的評估過程，大家可以看到它的指南，一些規則，我們需要對于材料來進行檢測，進行證明，并且要有合理的設計的荷載，還要有靜態強度，極端負載，技術上的證明，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年指南上所規定，要進行疲勞強度的一個證明，但是核心還是葉片設計的負荷，它構成了所有結構優化的基礎。在結構方面，最重要要問的問題是不是覆蓋了所有風廠的實際情況，并且是不是可以尋找最優的葉片信息，這個也是我們最關注的問題。我希望能夠向大家介紹一下這些問題，我們如何清晰回答這個問題。

　　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，現在主要有兩個數據集要去處理，這樣就可以減少負荷情況，整體負荷小于一百千瓦，這個是關于負荷設計所做出的實驗和評估。當然我們還要引入更多的極端情況，發現更多的問題。以及我們將所有的數據集合成一些案例情況，當然還要看一下荷載是不是足夠，并且是不是可以滿足結構分析的問題，為了回答這些問題，我們需要例舉什么樣的證明，以及在葉片設計上要進行什么樣的證明，這個是整體的一個結構。

　　比如說一共有5個部分，其中每個都有設計的標準以及失效模式，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，靜態，應力的情況，我們有5個部件，3個應力設計標準需要遵守。我們看到長量設有100%，可以在不同部件層壓失效和區區的情況，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，所以對葉殼區所進行的測量，還有一些原則進行遵守，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行分析。

　　還有一些解決方案，就是要引入更加現實的荷載，在每一步，所有的時間系列都要進行評估，用我們的悶熱工具來進行評估，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，以及準確的荷載情況，并且可以滿足不同的設計標準，并且要找出一些關鍵的荷載。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化計劃，這樣可以引入更多的實際情況。

　　還有就是關于數據的搜集，如果做詳盡數據分析的話，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行處理，它是非常實際，非常復雜的情況，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果，有些結果是不一樣，但是我們要保證區區安全，因為區區也是在葉片設計當中很重要的標準，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實行重要的標準，比如說區區這個標準，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準。而對于比較關鍵失效標準里面，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，它的韌性安全數字失效是10%，有了這些數字不僅可以得到負荷的情況，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，來導致  最低的RS。從這個時間點在右下角當中，我們就能夠知道這個段面負荷的情況，它和左邊圖表紅色的框是對應，我們就可以對極限負荷來進行評估。我們已經它擺陣這測負荷是更小的，當然也選擇了一些情況，所以對區區標準來說，我們可以取得非常不同的結果而在右邊把所有標準列出來，他們都比100%要高，但是在葉片吸入測達到了90%。

　　那么，總結一下我們的采用非常先進的設計評估流程，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葉片設計，那么我們的葉片設計滿足最好設計規則要求，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，將分析的結果進行簡化，從而確定載荷工況。所以我們的靜態強度是需要基于極限載荷工況，滿足  認證安全要求。比較實際的葉片載荷，我們要進行更加詳細的分析，我們開發并且實施設計的流程，是希望讓葉片優化更加符合實際情況載荷基礎上進行。非常感謝各位的聆聽，事后大家對aerodyn 葉片設計流程有興趣，我們可以進行私下討論。