ANSYS的博客
2018年11月28日
未来的风力涡轮机会模块化吗?
风力涡轮机的叶片很大。这是因为理论上你可以从风中获得的能量与叶片长度的平方成正比。
换句话说，每将叶片的长度增加一倍，理论上可以收集的能量就会增加四倍。
传统上，风力涡轮机的叶片是一体的。这些大型叶片制造难度大，安装成本高，运输也不可行。
模块化的风力涡轮机叶片比单个叶片更可行。
Winfoor通过将大型涡轮叶片分解成更小的碎片来解决与之相关的挑战。的Ansys Startup成员选择使用模块化桁架设计来建造他们的风力涡轮机叶片。
“你可以很容易地把一部分装进集装箱，运到世界各地。传统的叶片需要特殊的运输安排——你必须建造能够支撑它们重量的道路。这阻碍了风力涡轮机行业，”Winfoor产品开发人员帕斯卡•鲁宾(Pascal Rubin)表示。“我们的模块化结构将被标准化。这将使它们易于运输、更换和维护。”
桁架叶片的好处
Winfoor的叶片设计灵感来自第一次世界大战中的经典双翼飞机。
然而，Winfoor使用仿真来改进旧的双翼飞机设计。
例如，Winfoor的叶片由三个空气翼之间的桁架组成，而不是两个。桁架设置使叶片比标准风力涡轮机叶片更硬。
Winfoor的目标是利用这种增加的刚度，有一天可以与市场上最长的涡轮叶片竞争，甚至超越。
Winfoor说桁架设计创造了一个漏斗效应，在那里，前翼型加速风到后翼型。
总的来说，Winfoor估计他们可以使他们的叶片比传统的风力涡轮机叶片轻80%，长50%。
工程师们可能会认为桁架设计会给系统增加不必要的阻力。然而，鲁宾解释说，利大于弊。
鲁宾说:“这增加了阻力，但也产生了漏斗效应。”“前两个叶片加速风向第三翼型。我们在Ansys流利发现这种漏斗实际上使我们的叶片比传统叶片更高效。”
模块化涡轮叶片更容易维护
鲁宾解释说，他们的叶片设计的最大好处之一是它是模块化的。
单独购买和运输模块化部件的能力将使维护或更换它们变得更容易、更实惠。
他补充说:“如果某个部件有问题，比如刀刃尖端有磨损，你只要把部件取下来更换就行了。”“你不再需要更换整个刀片。”
即使趋势指向零件整合，有时最好使零件模块化，如果它是更容易和更便宜的维护。
有些讽刺的是，许多其他公司都在寻求整合零部件，以改善成本和维护周期，而Winfoor认为，有时拆分是有意义的。
仿真如何帮助工程师设计模块化涡轮叶片
Winfoor使用Ansys机械在涡轮叶片中设计模块化功能。首先，该工具使公司能够研究其叶片的屈曲。
根据这些屈曲数据，Winfoor可以评估叶片上每个点的载荷。载荷数据最后用于设计连接叶片各模块部件的连接器。
叶片上每个点的弦和音角都是不同的。这意味着你真的需要使用模拟来确定每个连接点的负载，”Rubin说。
“模拟为我们节省了很多钱，因为你不需要运行那么多的物理测试，”Rubin补充道。“我们使用模拟来优化我们的设计结构和流体动力学。模拟还为我们决定是用钢还是复合材料制造叶片提供了信息。”
显然，windows可以通过多种方式使用仿真来优化其设计。要了解模拟如何改进您的设计，请详细了解Ansys启动程序．
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