叶片真空灌注工艺样件尺寸与纤维孔隙的影响分析

　　0 引言
　　随着能源危机日趋严重，风能作为一种清洁、可再生的能源日益受到重视。作为风电机组关键部件之一的复合材料叶片，目前多数采用真空灌注工艺。真空灌注工艺是将纤维等增强材料铺设到模具上，再铺上具有密封功能的真空辅助系列，在抽真空后的负压下导入树脂浸透增强材料并固化成型的工艺。
　　当前也有不少关于叶片的真空灌注成型工艺方面的研究。董锋岩[1] 简述了我国复合材料风电机组叶片的发展现状，并对叶片材料体系、灌注成型工艺进行了较为详细的论述；李传胜、周利峰、张锦南[2] 对真空灌注工艺的技术原理、工艺要求等进行了探讨，提出了影响灌注工艺的几点重要因素；齐大伟、宁荣昌、凌辉[3] 对用于真空灌注工艺的树脂体系研究进展进行了综述；Scott M Rossell [4] 通过真空灌注实验测定了3 种增强材料在不同纤维体积含量下的渗透率，提出了混合增强材料叠加渗透率的推算方法，并通过实际叶片灌注予以验证。彭家顺、高建勋[5] 研究了真空灌注工艺管路布置以及孔隙的形成。
　　通常，研发新叶片时需要先做根端灌注试验，确认设计的最厚布层区可以被浸透后，才可以做全尺寸叶片的灌注试验。本文着重讨论了叶片根端灌注中桥架与孔隙的影响。
　　1 真空灌注孔隙的形成与影响
　　树脂在纤维内的流动可分为树脂在纤维束之间的流动和在纤维束内部纤维单丝之间的流动，即宏观流动与微观流动[6-7]。纤维束间的孔隙比较大，形成的孔隙称为宏观孔隙；而纤维单丝之间的孔隙较小，形成的孔隙为微观孔隙；前后者的动力分别为动压力和毛细压力。两种孔隙引起的流动速率的不同会导致纤维布层出现不同程度浸渍不良，从而形成白斑。
　　此外，还有表层纤维布与真空材料之间形成的间隙。
　　树脂在表层纤维布与真空材料形成的间隙以及在纤维布层中流动的速率不同会产生虹吸现象导致纤维布层出现不同程度的“包络”现象，形成白斑。