“艾尔姆风能开创性风洞测试中心是工程精度与空气动力学专业知识的完美结合。我们的风洞旨在捕捉最详细的流动特征,为新产品开发、研究和性能验证提供了坚实的基础。”
作为 40 多年的风力发电机叶片专家,艾尔姆知道如何设计和制造高质量的叶片,提高叶片性能的同时最大限度地减少风机的负载;我们制造的叶片范围从 10 多米到超过 100 米。
叶片的测试和验证对于风电场的高效、安全运行也是至关重要,我们拥有全方位的测试能力来确保叶片质量。 这包括:
•风洞
•静态和动态测试设施
•雨水侵蚀测试
•防雷测试
•结构测试
•叶片疲劳测试
空气动力学不仅在叶片的可靠性方面发挥着重要作用,而且促使叶片每次旋转过程中最大限度地从风中捕获能量。为了确保这一点,我们的叶片在测试中心接受了各种测试,其中包括雨水侵蚀实验、全尺寸测试和风洞测试。
01、世界上第一个用于叶片测试的风洞
较长的叶片可以捕获更多的能量,但也有其自身的一系列设计和性能挑战。当叶片长度超过100米时,旋转叶片上产生的压力是巨大的——相当于十辆中型卡车!在强风中,叶片在每个方向上可弯曲多达 8 米,因此需要仔细控制转子中产生的振动。
这就是我们的空气动力学专家发挥作用的地方。通过广泛的风洞测试来改善风力发电机叶片的空气动力学的雄心壮志促使艾尔姆从零开始建造一个风洞。该设施位于丹麦伦德斯科夫的测试和验证中心,于 2006 年落成,是世界上第一个为研究和测试转子叶片空气动力学特性而定制设计的风洞。风洞隧道长7.00 m,宽1.35 m,高2.70 m,最大风速可达380 kms/hr或105 m/s。隧道内内置的冷却系统可在高风速下消除多余的热量。
02、优化性能和设计
在风洞中,专家可以准确定义叶片在不同条件下的反应。利用这些数据,艾尔姆的专家团队仔细调整叶片轮廓,以最大限度地减少扭转、弯曲和振动,使他们能够开发出更长的叶片,从而为客户带来安全性、效率并产生更多的能量。
我们测试翼型形状及涡流发生器、襟翼、锯齿等附加组件,附件的设计和优化涉及几个额外的变量和参数,例如几何细节、尺寸、位置和间距,这些都会影响性能。在解决几何细节或流动复杂性问题时,数值预测通常会变得非常昂贵或不准确,因此风洞实验通常是唯一的选择。
除了了解最佳翼型形状和附加组件的性能之外,各种现实条件的敏感性也非常关键,这些包括几何偏差、表面粗糙度、叶片前缘污染或侵蚀。有些影响很难预测,特别是存在综合影响的情况下,风洞测试可能也是唯一的选择。
03、可靠性测试
随着定制翼型在特定风力发电机叶片上运行的趋势的出现,对实验验证的需求日益增加。新叶片的持续优化是为了提高效率,并消除现有和新风机平台叶片长度发展的障碍。
为了测试叶片的可靠性,我们检测空气动力学特性并尝试不同的解决方案来主动控制叶片上的负载。通过先进的数值模拟,我们完成了空气力学设计,并在风洞中进行了验证。
此外,我们是唯一一家拥有自己的风洞和内部测试中心以进行全尺寸叶片测试的风力发电机叶片制造商。这为我们提供了最高水平的灵活性,可以每天进行叶片测试,这与其他公司相比是一个显著优势,并有助于我们更快地将叶片交付给客户。
04、风电行业的知识中心
客户越来越多地使用我们的风洞来测试其内部设计的专有翼型。执行速度、测量质量、有竞争力的成本、技术知识以及经验丰富的工程师和技术人员正在为我们的客户增加价值。
05、接下来会发生什么?
风洞即将面临的挑战之一是进行高精度实验来测量翼型产生的声级。这意味着新的技能、测量技术以及将当前的风洞转变为低声级气动声学实验室。
此外,预计风洞很快将进行重大升级。测量系统,包括传感器和数据采集系统将进行升级。将安装一组新的传统摄像机和红外摄像机,以便更好地可视化流动特征。
一致性是关键:
艾尔姆风洞的多年运行经验表明了一致性的重要性,即能够进行重复测试,并保证重复测试的条件相似,并基于此获得良好的基准数据。 一致性来自标准化和自动化的测试和后处理,也来自熟练且经验丰富的风洞技术人员执行的手动工作。