本作品是作为美国政府机构赞助工作的记录而编写的。美国政府及其任何机构、其任何雇员、其任何承包商、分包商或其雇员均不对所披露的任何信息、设备、产品或流程的准确性、完整性或任何第三方的使用或此类使用的结果做任何明示或暗示的保证,也不承担任何法律责任或义务,也不表示其使用不会侵犯私有权利。本文以商品名、商标、制造商或其他方式提及任何特定商业产品、流程或服务,并不一定构成或暗示美国政府或其任何机构、其承包商或分包商对其的认可、推荐或支持。本文表达的作者的观点和意见不一定代表或反映美国政府或其任何机构、其承包商或分包商的观点和意见。
总之,风力涡轮机叶片设计面临各种挑战和考虑因素。成本效益、制造可扩展性、材料选择、结构完整性、环境影响、社会接受度、维护和电网整合都是需要解决的重要因素。行业利益相关者、研究人员和政策制定者之间的持续研究、创新和合作对于克服这些挑战并确保风能行业的可持续增长至关重要。通过解决这些问题,风能行业可以继续为更清洁、更可持续的能源未来做出贡献。
摘要——随着海洋可再生能源产业的不断扩大,制造领域的创新也必须随之增长,以降低成本并确保新技术的经济可行性。增材制造,通常称为 3D 打印,为海洋流体动力技术的快速成型提供了一种替代方案,特别是支持美国能源部水力技术办公室的“推动蓝色经济”计划。本研究探讨了增材制造在海洋流体动力结构开发中的应用,重点是材料和打印方法的选择、设计和轴流潮汐涡轮叶片的 3D 打印翼梁的分析。由于叶片将承受的负载和恶劣的海洋环境,耐腐蚀金属被认为是理想的选择。激光金属沉积方法被认为是考虑规模的最有效和可扩展的方法。设计的翼梁使其几何形状适应叶片——这是增材制造独有的特点——并旨在作为叶片的主要结构部件。有限元模型用于研究负载条件下的应力和变形。该翼梁采用 316L 不锈钢通过直接能量沉积制造而成,并对缺陷进行了评估和记录。未来的努力将包括对翼梁进行机械测试。这项研究为使用增材制造开发海洋流体动力结构建立了基准流程,为未来的优化和技术经济分析铺平了道路。
面对气候大挑战,人类和技术与环境互动的格局正在经历重大转变。有人曾经质疑我的研究选择,因为他们认为燃气轮机是一个正在消亡的研究领域,但当我展望我们面临的能源转型任务时,我最清楚地看到他们是多么错误。无论是航空、电力还是相关领域,我们工程师都非常幸运能够成为燃气轮机技术这一关键时期的积极参与者。我们正处于一个真正激动人心的时代。作为燃气轮机技术研究的首要场所,可持续、可靠和负担得起的解决方案的途径已嵌入本周将在 2023 年涡轮博览会上展示的 1000 多篇技术论文、50 个教程和 30 场小组讨论中。周一的主题演讲将邀请来自不同专业背景的行业领袖,他们将概述气候大挑战并从多个角度强调未来的解决方案。在周二的全体会议“燃气轮机为可持续未来”中,几家燃气轮机制造商的高管将讨论他们公司为实现可持续发展目标所做的努力和设想的技术。然后,周三的全体会议“劳动力发展和多样性:未来的工程师”将讨论该行业如何在动态劳动力市场中引导劳动力发展,同时解决劳动力的多样性、公平性和包容性问题。在周三下午的平行小组讨论中,来自美国和欧洲政府机构的代表将发表他们的观点,并讨论他们的融资机会和跨领域努力的目标。涡轮博览会颁奖典礼将与 ASME 和 ASME IGTI 获奖者一起举行
垂直轴风力涡轮机 (VAWT) 在城市、偏远地区和海上应用的开发中重新引起了人们的兴趣。过去的研究表明,在能量捕获效率方面,VAWT 无法与水平轴风力涡轮机 (HAWT) 竞争。在低叶尖速比 () 下,VAWT 性能受到动态失速 (DS) 效应的困扰,其中每个叶片每转一圈都会超过静态失速多次。此外,对于 <2,叶片在超过 70% 的旋转期间在失速之外运行。但是,VAWT 具有许多优势,例如全向操作、发电机靠近地面、更低的噪音排放以及使用寿命更长的非悬臂叶片。因此,减轻动态失速并改善 VAWT 叶片的空气动力学性能以提高功率效率是近年来的热门研究课题,也是本研究的方向。西弗吉尼亚大学过去的研究重点是增加循环控制 (CC) 技术以改善 VAWT 空气动力学并扩大操作范围。通过增强 NACA0018 翼型以包含 CC 功能,生成了一种新颖的叶片设计。收集了一系列稳定喷射动量系数 (0.01≤C ≤0.10) 的静态风洞数据,用于分析涡流模型性能预测。开发了控制策略以优化整个旋转过程中的 CC 喷射条件,从而提高了 2≤≤5 的功率输出。但是,产生稳定 CC 喷射所需的泵送功率使增强涡轮机的净功率增益降低了约 15%。这项工作的目的是研究脉冲 CC 喷射驱动,以匹配稳定喷射性能和降低的质量流量要求。迄今为止,尚未完成任何实验研究来分析俯仰翼型上的脉冲 CC 性能。本文描述的研究详细介绍了关于稳定和脉冲喷射 CC 对俯仰 VAWT 叶片空气动力学影响的首次研究。实施了数值和实验研究,改变了 Re 、k 和 ± 以匹配典型的 VAWT 操作环境。根据先前流动控制翼型研究的有效范围,分析了一系列降低的喷射频率 (0.25≤St≤4) 和不同的 C 。由于动态失速效应,发现翼型俯仰将基线升阻比 (L/D) 提高高达 50%。当 C =0.05 时,动态失速对稳定 CC 翼型性能的影响更大,在正攻角时 L / D 增加 115%。脉冲驱动可匹配或改善稳定喷气升力性能,同时将所需质量流量减少高达 35%。从数值流可视化来看,脉冲驱动可降低 DS 期间尾流涡度的大小和强度,从而导致相对于基线和稳定驱动情况的轮廓阻力较低。编制了一个俯仰翼型测试数据库,包括气动系数 (C l 、C d) 的过冲和滞后,以改进分析模型输入,从而更新 CCVAWT 性能预测,其中将直接反映上述 L / D 改进。相对于年功率输出为 1 MW 的传统 VAWT,WVU 之前的工作证明,增加稳定喷气 CC 可以将总输出提高到 1.25 MW。但是,产生连续喷气的泵送成本将 CCVAWT 的年度净收益降低到 1.15 MW。目前的研究表明,由于质量流量要求降低,脉冲 CC 喷射可以回收 4% 的泵送需求,从而将 CCVAWT 的年净发电量提高到 1.19 MW,相对于传统涡轮机提高了 19%。
垂直轴风力涡轮机 (VAWT) 在城市、偏远地区和海上应用的开发中重新引起了人们的兴趣。过去的研究表明,在能量捕获效率方面,VAWT 无法与水平轴风力涡轮机 (HAWT) 竞争。在低叶尖速比 () 下,VAWT 性能受到动态失速 (DS) 效应的困扰,其中每个叶片每转一圈都会超过静态失速多次。此外,对于 <2,叶片在超过 70% 的旋转期间在失速之外运行。但是,VAWT 具有许多优势,例如全向操作、发电机靠近地面、更低的噪音排放以及使用寿命更长的非悬臂叶片。因此,减轻动态失速并改善 VAWT 叶片的空气动力学性能以提高功率效率是近年来的热门研究课题,也是本研究的方向。西弗吉尼亚大学过去的研究重点是增加循环控制 (CC) 技术,以改善 VAWT 空气动力学性能并扩大操作范围。通过增强 NACA0018 翼型以包含 CC 功能,生成了一种新颖的叶片设计。收集了一系列稳定喷射动量系数 (0.01≤C ≤0.10) 的静态风洞数据,用于分析涡流模型性能预测。开发了控制策略以优化整个旋转过程中的 CC 喷射条件,从而提高了 2≤≤5 的功率输出。但是,产生稳定 CC 喷射所需的泵送功率使增强涡轮机的净功率增益降低了约 15%。这项工作的目的是研究脉冲 CC 喷射驱动,以匹配稳定喷射性能和降低的质量流量要求。迄今为止,尚未完成任何实验研究来分析俯仰翼型上的脉冲 CC 性能。本文描述的研究详细介绍了关于稳定和脉冲喷射 CC 对俯仰 VAWT 叶片空气动力学影响的首次研究。实施了数值和实验研究,改变了 Re 、k 和 ± 以匹配典型的 VAWT 操作环境。根据先前流动控制翼型研究的有效范围,分析了一系列降低的喷射频率 (0.25≤St≤4) 和不同的 C 。由于动态失速效应,发现翼型俯仰将基线升阻比 (L/D) 提高高达 50%。当 C =0.05 时,动态失速对稳定 CC 翼型性能的影响更大,在正攻角时 L / D 增加 115%。脉冲驱动可匹配或改善稳定喷气升力性能,同时将所需质量流量减少高达 35%。从数值流可视化来看,脉冲驱动可降低 DS 期间尾流涡度的大小和强度,从而导致相对于基线和稳定驱动情况的轮廓阻力较低。编制了一个俯仰翼型测试数据库,包括气动系数 (C l 、C d) 的过冲和滞后,以改进分析模型输入,从而更新 CCVAWT 性能预测,其中将直接反映上述 L / D 改进。相对于年功率输出为 1 MW 的传统 VAWT,WVU 之前的工作证明,增加稳定喷气 CC 可以将总输出提高到 1.25 MW。但是,产生连续喷气的泵送成本将 CCVAWT 的年度净收益降低到 1.15 MW。目前的研究表明,由于质量流量要求降低,脉冲 CC 喷射可以回收 4% 的泵送需求,从而将 CCVAWT 的年净发电量提高到 1.19 MW,相对于传统涡轮机提高了 19%。
抽象风力是技术突破最成功的先驱者,可能会导致更有效的能量输出。由于能源部门的迅速发展,越来越需要提高风力涡轮机的能源效率和寿命。风力涡轮机的安装由捕获风能所需的以下系统组成。它们是涡轮机,它将机械旋转转换为电力,其他系统以启动,停止和控制涡轮机。大多数商业涡轮机是水平轴风涡轮机。这使得此结构对过速敏感。本文通过考虑静态条件来介绍E玻璃,S玻璃,Armid,环氧碳和石墨烯的不同复合材料的设计和分析。ANSYS Workbench用于对典型的风力涡轮机刀片进行详细研究。对复合材料进行了总变形,等效von-Mises的应力,最大剪切应力和应变能以及结果值的测试。使用CATIA V5软件进行设计,并使用ANSYS软件进行分析。关键字:风力涡轮刀片,复合材料,CATIAV5,ANSYS 2020R1,结构分析。
Daher 的顶级 TBM 960 涡桨飞机在 AERO Friedrichshafen 举行欧洲首发仪式 德国腓特烈港 AERO,2023 年 4 月 19 日——Daher 高效快速的单引擎涡桨飞机——TBM 960——将在本周的欧洲最大的通用航空展览会 AERO Friedrichshafen 上首次在欧洲公开亮相。Daher 在 A3 厅(展位号 305)的展台上展出的是一台采用全新“Sirocco”涂装的 TBM 960,该飞机的所有者是一位欧洲私人客户。Daher 飞机部门高级副总裁 Nicolas Chabbert 解释说:“TBM 960 打破了之前的所有销售记录,证明了我们 TBM 900 系列飞机家族这一最新高端成员的数字动力能力。” “机主和运营商对其卓越的驾驶体验、高水平的安全性和更高的客舱舒适度以及增强的效率和可持续性给予了高度评价。” 迄今为止,Daher 已交付了近 60 架 TBM 960。除了北美客户收到的大多数飞机外,欧洲还向法国、德国、瑞士和英国交付了 TBM 960。2023 款 TBM 960 的 Garmin G3000® 集成驾驶舱通过更新的软件得到了进一步增强。此外,Daher 继续专注于人体工程学以实现操作安全性和态势感知,包括用于 Garmin Electronic 的控制杆激活按钮
2-1:常规实验的测试目标和结构模型 .............................................................................. 13 2-2:RTHS 测试活动目标和结构模型摘要 .............................................................................. 15 2-3:FWT 常规实验的比例因子 ............................................................................................ 17 2-4:常规和 RTHS 实验的测试设置 ...................................................................................... 21 2-5:常规和 RTHS 实验中的仪器 ............................................................................................. 27 2-6:FWT 的常规和 RTHS 实验室实验摘要 ...................................................................... 31 2-7:选定的海上实验摘要 ............................................................................................................. 32 3-1:vRTHS 和数值建模测试或模拟的文献综述。 .................. 39 3-2: FWT 的 RTHS 实验总结 .............................................................................. 40 3-3: MIT/TLP 平台和 5 MW NREL 风力涡轮机结构特性 (Matha, D., 2010) 47 3-4: TLP MIT/NREL FWT 的固有频率验证(参考) ............................................................. 51 3-5: 子结构方法......................................................................................................................... 54 3-6: 气动和流体动力学载荷工况 ............................................................................................. 60 3-7: 评估标准 res