[發(fā)明專利]風(fēng)力機(jī)葉片翼型族

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910091957.0
• 申請(qǐng)日: 2009-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN102003332A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊科;白井艷;徐建中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號(hào): F03D1/06
• 分類號(hào): F03D1/06
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周長(zhǎng)興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力機(jī)葉片，特別涉及一種風(fēng)力機(jī)葉片的翼型族幾何構(gòu)造。

背景技術(shù)

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來(lái)越備受世界各國(guó)重視。風(fēng)力發(fā)電就是通過(guò)葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的過(guò)程。風(fēng)電葉片的性能如何直接影響了風(fēng)能轉(zhuǎn)換的效率，葉片一般由多個(gè)翼型沿展向積疊而成，因而翼型的氣體動(dòng)力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)性能直接決定著葉片的性能，是葉片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。另外，傳統(tǒng)的航空翼型已經(jīng)不能滿足風(fēng)力機(jī)的要求，風(fēng)力機(jī)翼型應(yīng)不同于傳統(tǒng)的航空翼型，兩者對(duì)設(shè)計(jì)點(diǎn)、非設(shè)計(jì)點(diǎn)的性能以及結(jié)構(gòu)要求都是不同的。設(shè)計(jì)風(fēng)力機(jī)專用翼型族對(duì)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展非常重要

隨著風(fēng)電行業(yè)的迅猛發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組不斷大型化，風(fēng)力機(jī)葉片變得越來(lái)越長(zhǎng)，葉片質(zhì)量增加導(dǎo)致載荷增加，因此需要提高葉片根部翼型的厚度來(lái)提高葉片的結(jié)構(gòu)剛度。而目前國(guó)外開發(fā)出的翼型族中厚翼型及大相對(duì)厚度翼型很少。

雖然厚翼型滿足了結(jié)構(gòu)需求，但其氣動(dòng)特性非常差。特別在表面粗糙條件下，最大升力系數(shù)、升力曲線斜率下降較大，使得風(fēng)力機(jī)輸出功率減少。對(duì)于厚翼型應(yīng)用鈍尾緣可提高其氣動(dòng)性能。增加翼型尾緣厚度，可減少吸力面負(fù)壓梯度，延遲湍流分離，提高最大升力系數(shù)，降低前緣粗糙敏感性，同時(shí)還可提高翼型的結(jié)構(gòu)性能，但也會(huì)增加翼型的阻力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)力機(jī)葉片翼型族，以滿足大型風(fēng)電葉片對(duì)厚翼型的需求。改善厚翼型最大升力系數(shù)對(duì)前緣粗糙度較敏感、失速特性不佳、最大升阻比較低、做功能力不高等缺點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的風(fēng)力機(jī)葉片翼型族，包含第一至第七不同相對(duì)厚度的翼型，所述的相對(duì)厚度是各翼型上下兩個(gè)面之間的最大厚度與弦線長(zhǎng)度的比值；

每個(gè)翼型均由前緣、尾緣、吸力面、壓力面組成；

尾緣具有從前緣至尾緣弦長(zhǎng)1％～3％的厚度，壓力面為七個(gè)不同的S形后加載；

該葉片翼型族的上下兩個(gè)面之間的相對(duì)厚度為30％-60％；

該葉片翼型族的最大厚度的位置在距前緣點(diǎn)31.8％～32.8％弦長(zhǎng)處；

其中，第一至第七個(gè)翼型的輪廓，是分別由第一至第七個(gè)翼型壓力面和吸力面上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)除以該翼型的弦長(zhǎng)，得到該翼型的無(wú)量綱二維坐標(biāo)，由該無(wú)量綱二維坐標(biāo)平滑連接形成。

本發(fā)明的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)滿足了大型風(fēng)電葉片對(duì)厚翼型的需求，有效地提高了厚翼型的氣動(dòng)特性，在滿足結(jié)構(gòu)特性的同時(shí)提高了翼型最大升力系數(shù)，最大升阻比，降低翼型對(duì)前緣粗糙度敏感性、提高做功能力。同目前存在的厚翼型相比，在相同的條件下，不僅能有效提高風(fēng)能利用系數(shù)，而且可以明顯改善葉片的結(jié)構(gòu)性能，降低葉片面積，繼而降低葉片使用材料和制造成本。

附圖說(shuō)明

圖1為應(yīng)用本發(fā)明翼型族構(gòu)造的一個(gè)風(fēng)力機(jī)葉片的透視圖。

圖2為本發(fā)明的風(fēng)力機(jī)專用翼型族的復(fù)合圖。

圖3為本發(fā)明的風(fēng)力機(jī)專用翼型族的第一翼型的輪廓圖。

圖4為本發(fā)明的風(fēng)力機(jī)專用翼型族的第二翼型的輪廓圖。

圖5為本發(fā)明的風(fēng)力機(jī)專用翼型族的第三翼型的輪廓圖。

圖6為本發(fā)明的風(fēng)力機(jī)專用翼型族的第四翼型的輪廓圖。

圖7為本發(fā)明的風(fēng)力機(jī)專用翼型族的第五翼型的輪廓圖。

圖8為本發(fā)明的風(fēng)力機(jī)專用翼型族的第六翼型的輪廓圖。

圖9為本發(fā)明的風(fēng)力機(jī)專用翼型族的第七翼型的輪廓圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)指出的是，所描述的具體實(shí)施例僅旨在便于對(duì)本發(fā)明的理解，而對(duì)其不起任何限定作用。

現(xiàn)在參照?qǐng)D1，圖1顯示了使用本發(fā)明翼型族100的風(fēng)力機(jī)葉片200。本發(fā)明的翼型族優(yōu)選的可以用于水平軸風(fēng)力機(jī)葉片。葉片200包括緊鄰輪轂(未顯示)的內(nèi)側(cè)區(qū)210、中部區(qū)220和外側(cè)區(qū)230。一般地，內(nèi)側(cè)區(qū)210約占葉片200展長(zhǎng)的40％，中部區(qū)約占葉片200展長(zhǎng)的30％，外側(cè)區(qū)230約占葉片200展長(zhǎng)的30％。

圖2顯示了本發(fā)明風(fēng)力機(jī)翼型族100。翼型族100包括有前緣300、吸力面320、尾緣310、壓力面330以及弦線340。弦線340從翼型族100的每個(gè)前緣300延伸到尾緣310。圖2中所示第一翼型110、第二翼型120、第三翼型130、第四翼型140、第五翼型150、第六翼型160、第七翼型170的前緣角度、吸力面厚度、尾緣厚度、壓力面弧度、翼型厚度等均不相同，分別適合使用在圖1所示的葉片200的中部區(qū)220和內(nèi)側(cè)區(qū)210。