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国家能源风电叶片研发(实验)中心

      根据国能局新能〔2009〕56号、国发办能源〔2009〕1126号、国能科技〔2009〕309号文件精神,国家能源局于2009年2月正式批准由中国科学院工程热物理研究所组织筹建国家级风电叶片检测中心,并于2009年11月批准工程热物理研究所组建国家风电叶片研发(实验)中心。中国科学院工程热物理研究所经与北京市延庆县协商,最终确定将国家能源风电叶片研发(实验)中心落户在北京延庆县八达岭经济开发区内,并于2009年12月22日在北京国际饭店举行了《延庆县政府支持中科院工程热物理所建设“国家级风电叶片检测中心”的协议》的签约仪式。

  国家能源风电叶片研发(实验)中心的建设目标是建设兆瓦级以上大型及超大型风电叶片设计、制造及工艺技术为主的核心技术研发创新平台;以建设高水平的、可持续的科技创新能力为主线,为风电叶片产业的发展提供核心技术和装备;建设世界级的风电叶片研发中心及公共实验平台;成为国际知名的风电叶片检测中心;成为风电叶片研究与制造领域有影响的国际合作科研平台,并成为国际重要的风电技术研究基地和高层次人才培养基地。

  “十二五”期间,中心将进一步开展风能利用关键技术及新技术开发,主要攻关新一代风电产业的 "瓶颈"技术,通过研制开发新型叶片及相关关键核心技术,促进我国风电行业自主创新能力的提升;通过国际一流的实验条件和关键技术的开发,为风电行业培养专业型技术人才,同时开展风电技术领域的技能和管理培训,扩大产业发展规模;通过与国外同类机构、大学或科研院所,共同探讨风电技术领域问题,加强交流与合作,积极借鉴国外先进技术和经验,扩大中心的国际影响力。

  国家能源风电叶片研发(实验)中心拥有国内一流的学术带头人及研发团队,实行中心主任负责制, 设有学术委员会把握科研方向。中心紧跟国际风电叶片前沿技术的发展,在建立具有中国特色的风电叶片设计开发体系,开展叶片研究、设计、制造、试验的理论、技术和工艺研究,在风能利用基础理论研究、风电叶片的开发研制及成果转化,风电叶片检测技术体系与检测标准研究等方面已在国内处于领先水平。

  中心成立以后,曾先后参与了国家发改委、能源局、科技部、自然科学基金委、中国科协及中科院“十二五”期间风力发电行业的政策咨询及科研规划等起草工作,为国家制定风能产业发展规划提供了有益的建议。

  ■ 研究领域

  风能利用技术、新型燃气轮机关键技术的基础与应用研究。 

  ■ 研究方向

  1. 风能方向:适合中国风资源特点的风力机专用翼型研究;反映中国气候与地理特点的风资源评估与风电场优化设计技术;风电叶片检测技术及检测标准研究;大型风电叶片三维设计方法与设计体系研究;风能海洋能一体化综合利用技术研发。 

  2. 新型燃气轮机方向:燃气轮机总体设计技术;新型压气机研究;对转涡轮研究;短环形燃烧室研究;微能源系统的气动研究。 

  ■ 机构及人员组成

  现有职工33人,其中中科院院士1名,研究员(含院士)3名,副研究员9名。研究生33人,其中博士研究生16人,硕士研究生17人。返聘专家3人。 

  ■ 2014年项目情况

  2014年度共争取各类项目9项,其中包括国家863项目1项,国家自然科学青年基金项目2项,国家自然科学基金面上项目1项,院科技创新项目1项,院地合作项目1项,院科技支撑人才项目1项,中科院科技创新交叉与合作团队项目1项,所长基金前沿部署项目1项。结题并通过验收项目5项。 

  ■ 2014年主要成果与工作进展

  在大型风电叶片研发方面:开发了基于遗传算法的神经网络多目标大厚度、钝尾缘翼型优化设计方法,进行了叶片表面涡流发生器和减阻附件联合控制,叶片气动噪声和降噪控制,大厚度叶片三维气弹、气动和结构设计及叶片疲劳特性和损伤机理分析等关键技术研究,初步形成了先进叶片气动、结构及载荷评估技术体系;开展了智能叶片系统关键部件柔性襟翼作动器在运行环境下长度、展向和弦向位置、振动角度范围等参数优化及相关流动控制机理研究;完成钝尾缘叶片数值分析及初步实验测量,研究了钝尾缘叶片流场结构在三维条件下与二维条件下的差异,以及钝尾缘翼型的边界层发展及分离,尾涡的演化,发现了钝尾缘翼型非定常气动特性减弱新机理;完成了单螺栓实体模型,核算了其关键参数,完成分段叶片结构件实体模型,连接工艺工装方案设计初步满足整体叶片试制和装配要求;全面分析了大型复合材料风电叶片在复杂极端荷载作用下的强耦合效应和非线性破坏机理,建立了大型叶片复杂破坏过程的高精度三维非线性数值计算新方法;完成风机噪声和功率曲线参数关系研究、锯齿尾缘翼型消声室噪声测量实验、IEC噪声测量标准测试软件以及100KW风力机噪声测量。 

  在新型燃气轮机关键技术方面:以某新型发动机原理样机研制为目标,开展关键技术攻关。在短周期压气机实验台上完成了新原理压气机验证试验,开展了新原理压气机匹配特性机制研究;针对高载荷条件下压气机工作特性,进行了压气机转子机匣处理和叶片弯掠等流动控制方法研究;根据某空气涡轮火箭发动机研制要求,完成了富燃工质变组分的涡轮特性及部件匹配研究,提出了发动机全工况内多变量调节方法,建立了基于尾迹控制的多级部分进气对转涡轮非定常优化设计方法,形成了能够满足发动机装试要求的转子系统总体方案;完成了短环形燃烧室优化设计研究,提出了基于火焰根部扩稳的燃烧稳定性控制措施。 

  本年度共发表学术论文31篇,其中SCI收录12篇,EI收录9篇。宣读国际会议口头报告10篇。申请发明专利22项,获授权发明专利9项,申请软件著作权2项。