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国家能源风电叶片研发(实验)中心概况
发稿时间:2017-04-24         作者:          来源:     【字号:

  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。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。

  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:海上风能利用技术研究100米级长叶片设计和绿色化制造技术;研究在役风电叶片效能评估体系与性能提升技术;研究风能制热及储热系统的高效率、低成本和长寿命的总体技术解决方案;研发具有自主知识产权的风能海洋能综合一体化设计技术 

  2. 发动机方向: 发动机总体设计技术;新型压气机研究;对转涡轮研究;短环形燃烧室研究;微能源动力系统研究。 

  ■ 机构及人员组成 

  现有职工35人,其中正高级岗位人员5人(含中科院院士1人、百人计划1人),副高级岗位人员11人;在站博士后2人;在读研究生23人。 

  ■ 2016年项目情况  

  2016年度在研项目28项,新争取各类项目14项,其中包括国家重点研发计划课题1项、北京市科委项目1项、中科院战略性先导科技专项子课题1项、中科院创新基金项目1项、国家自然科学基金1项、中科院青年创新促进会1项、研究所创新引导基金1项、横向企业委托项目7项。结题并通过验收项目11项(包括863重点项目1项、国家科技支撑计划项目子课题1项、能源局项目1项、国家自然科学基金项目1项、863项目1项、中科院科研装备研制项目1项、中科院修缮购置专项项目1项、中科院战略性先导科技专项项目1项、中科院创新基金项目1项、企业委托项目2项)。 

  ■ 2016年主要成果与工作进展 

  风能方向:在大型以及超大型风电叶片的研究、设计及检测方面,完成钝尾缘叶片的数值分析及实验测量,研究其流场结构在三维与二维条件下的差异。完成国内首例分段叶片挂机测试,验证了其整体性能及连接处的可靠性。开展液压双轴疲劳测试工作,完成设备调试、运行与维护。开展涡流发生器(VGs)增功技术研发,进行VG气动、安装工艺设计,完成风场挂机试验。大型叶片结构弯扭耦合下全尺度结构的极限破坏试验,全面揭示固体力学基本非线性现象在大型叶片结构破坏过程中的强耦合相互作用关系。 

  在智能叶片方面,开展智能叶片系统中典型传感信号对于控制效果影响和相关机理研究,尾流影响下智能叶片系统控制效果比较和分析。 

  在风能储能及热利用方面,开展了二氧化碳跨临界布雷顿循环结合冰蓄冷和热存储技术研究,建立两种新型储能系统并完成热力学特性分析;提出具有自主知识产权的风电复合热源风能热泵系统,探索了风电输出对风能热泵系统运行特性的影响规律和最佳运行方式。 

  发动机方向以某新型发动机原理样机的研制为目标,开展了关键技术攻关与验证工作。 

  在发动机总体性能方面,提出了新型组合循环发动机方案,构建了新原理发动机耦合设计流程,建立了全速域多变量可调的部件共同工作方法。 

  在发动机总体结构方面,发展了对转双转子系统支承和动力学一体化设计技术,形成了基于密封结构尺寸的轴向力优化方法,揭示了密封结构尺寸与轴向力以及结构装配形式与热应力之间的内在关联。 

  在压气机方面,完成了新原理压气机试验件和部件的优化设计,建立了新原理压气机分段叶型型线设计优化方法,提出了基于转子叶片几何喉口优化和转子机匣放气相结合的耦合起动方法,完成了85-100%以下转速组合的性能试验。 

  在涡轮方面,揭示了高负荷涡轮叶片尾缘激波与尾迹的相互作用机制,阐明了跨音速涡轮动叶叶顶间隙变工况变化规律,建立了富燃工质多级对转涡轮气动设计优化准则,试验验证了对转涡轮内部流动损失机理与气动设计方法。 

  在燃烧方面,完成了短环形燃烧室设计及燃烧性能分析,完成了扇形和环形燃烧室试验件综合燃烧性能试验及离心喷嘴喷雾性能试验,完成了航空发动机燃烧室火焰稳定边界预测方法研究,模型预测精度从±30%(现有国际水平)提升至±7.0%。 

  本年度共发表学术论文35篇,其中14篇被SCI收录、12篇被EI收录;申请专利23项,获得28项专利授权。 

 
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