丹麦素有“风电王国”的称号,风能是丹麦的第一大发电来源。Risø是丹麦技术大学(DTU)位于哥本哈根的研究机构点,该机构下属的“风能与能源系统研究所“是世界最著名和经验最丰富的风能研究中心之一,致力于开发更高效的风机叶片设计概念,以优化风力发电机的性能并提升能源产量。其中,叶片受力与失效行为在此过程中扮演着关键角色。

了解负载和损坏行为
提升风力发电机性能的一个关键方面在于风电叶片的设计、制造与测试,核心聚焦于探究其负载及损伤特性,这对确定风电叶片的使用寿命至关重要。该研究所利用大量测试设施对风电叶片进行分析,重点研究叶片在极端负载下的性能表现,并找出造成损坏的因素。研究结果不仅对优化设计与生产流程至关重要,而且有助于深入理解随时间推移而发生的结构变化。
这项研究的一个重要内容是创建数字孪生模型,即风电叶片的虚拟复制品,它能反映叶片在整个使用寿命期间的状态。通过这一方法,研究人员可以持续监控叶片的完整性和性能。为便于准确评估,DTU 采用了先进的光学测量系统。这些技术能够对大型原型进行快速准确的分析,从而改进研究过程。
对大型结构进行三维测量
ZEISS TRITOP 是一款光学三坐标测量系统,可以通过摄影测量捕捉风电叶片的几何形状。该系统由手持数码相机和标定物组成。通过在风电叶片上应用编码和未编码测量点,研究人员可以从不同角度拍摄图像,生成详细的三维点云。该系统适用于未变形和已变形的风电叶片,可借助 ZEISS INSPECT 检测软件轻松评估三维坐标。
风电叶片的高分辨率变形分析
使用摄影测量系统记录参考点后,ZEISS ARAMIS 便开始发挥作用。这款用于进行全场及基于点测量的高分辨率光学三维测量系统,能够借助这些参考点,自动转换包括坐标、位移和表面应变在内的各项独立测量数据。为了能够持续且精准地识别大型物体上的形变,多个系统被相互连接并实现同步运作。这种全面的数据收集有助于评估风电叶片的完整性和性能。

为风能技术铺路
DTU 的研究大大加深了人们对风电叶片动力学的理解,对风能技术的进步具有决定性意义。通过使用创新的测量技术,DTU 有效地优化了风力发电机的设计和生产。

