石墨烯片增强复合材料在风力发电机叶片中应用的探索性研究

摘要整理

随着风能市场的增长和风力发电机规模的扩大，对具有高强度和低密度特性的先进复合材料在风力发电机叶片中的应用需求日益迫切。石墨烯片（GPLs）因其优异的物理性能而成为极具前景的增强体，近年来在复合材料工业中得到广泛应用。本研究旨在从结构性能角度分析石墨烯片增强复合材料（GPLRC）在风力发电机叶片中的适用性。以美国国家可再生能源实验室（NREL）5 MW风力发电机为参考，建立了有限元叶片模型，并通过收敛性测试验证了模型的可靠性。从挠度、应力、固有频率和扭转角等方面定量评估了风力发电机叶片的性能。通过与玻纤增强复合材料和碳纳米管（CNTs）增强叶片的对比分析，探讨了GPL增强风力叶片的适用性。研究结果表明，采用石墨烯片替代传统填料进行增强，可显著改善风力叶片的性能，并能有效降低叶片本身及整个风力发电机系统的质量。本研究成果对下一代高强度轻量化风力发电机叶片的开发具有重要参考价值。

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