叶片是风力发电机的一个主要零件,它把风力机与其它机械区分开来,并作为风力发电机的“呼吸中心”起着重要作用。叶片长度决定了风力机能从风中获取多少能量,这是因为它影响着叶轮的扫掠面积。翼型决定了叶片细微的性能。
叶片受人关注,部分是因为可以用多种方法制造叶片:手工雕刻木材,或者用注射成型塑料或拉挤玻纤制造。拉挤是用于生产连续纤维*复合材料的过程。叶片也会是长60多米的大型复合材料结构。本文将聚焦于手工铺层的玻纤叶片,它们被用于当前大多数的大型风力机上。
叶片不仅要强度大,而且在特殊方向上要有强度。通常采用在特殊方向上的纤维铺层来做到这点。通过设计铺放在叶片中每种材料的纤维以达到特定的强度。仔细选择每层玻纤(或其它纤维)的种类、重量和取向,以满足叶片在强度和模量(刚度/弹性)上的设计要求。
叶片强度主要在主梁帽和支撑梁上,这是一根长的复合材料工字型梁,承载着大部分的负荷。主梁和主梁帽出现的问题通常都是非常严重的。如果叶片的大部分强度是在主梁帽和支撑梁上,那么叶片的其它部分起什么作用呢?答案是:叶片的其它部分是用来从风中捕获能量。从前缘的形状到到叶片本身的宽度,在从风中捕获能量时都起着重要作用。它们被称为翼型。
翼型有不同的形状和大小,取决于你在检查的是叶片的哪一部分。叶尖的翼型和离叶尖10米或离叶根10米处的翼型不同。在沿叶片每个地方,设计翼型使叶片对于在此处的速度和迎风zui终攻角效率。
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