[實用新型]風力發電機仿生耦合槳葉

無效

• 申請號: 200920093937.2
• 申請日: 2009-07-03
• 公開（公告）號: CN201535225U
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 任露泉;徐成宇;商延賡;劉慶萍;張志輝;王志杰
• 申請（專利權）人: 吉林大學;長春格林仿生工程技術有限公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D3/06;F03D9/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術領域：

本實用新型涉及一種風力發電機槳葉結構，屬于風力發電設備領域。

背景技術：

提高風力機風能的利用效率，一直是人們不斷追求的目標。

CN03134065.2和CN?200952450Y提出了在葉片表面上開噴氣孔，而且噴氣方向為葉輪旋轉的切線方向，即所謂“推力型工作原理”，它降低了風力機的起動風速，從而擴大了風力機的工作范圍。但是在實施這一技術時也存在一些問題，例如在變槳距情況下，槳距角的任何輕微改變都會影響葉片上相對于旋轉平面的噴氣方向，這顯然會影響風力機的性能發揮。

CN?1415854A采用在槳葉迎風面上設置翼刀的方式，使翼刀與槳葉橫截面方向一致，與葉面垂直，利用翼刀對氣流的阻擋作用減少槳葉的徑向氣流，以使氣流動能損失減少而更多的轉化為對槳葉的推動力，但是在槳葉上設置翼刀實際上卻降低了槳葉結構的安全性和其功能的穩定性。

然而，就槳葉而言，氣流迎風作用于葉面，氣流的作用力分解為正向的壓力及側向的推力，該側向推力表現為槳葉轉動的推動力，由于傳統槳葉葉面是光滑的，使槳葉面上的氣流形成自中心向葉尖的徑向流動，這樣的氣流會使槳葉效率下降，也使得每兩臺風力發電機之間必須保持一定距離，以避免因渦流影響而帶來的工作效率下降。因此本實用新型為了克服上述翼型風葉的不足，在現有航空機翼的基礎上提出了新的風輪槳葉結構方案。

發明內容

本實用新型目的在于提供一種風力發電機仿生耦合槳葉，以減少槳葉葉面所產生的渦流，提高槳葉的工作效率而且有效的降低了槳葉的結構噪聲。

傳統的觀念和經典的理論認為光滑的物體表面有助于減少流體的阻力，但實際情況不完全如此，在對減阻認識的過程中，仿生學的研究起了促進作用。自然界中的動物和植物經歷了億萬年的進化，其結構與功能已經達到了近乎完美的程度。其形態、結構與組成材料通過相互優化、耦合構成對生存環境具有最大適應性和協調性的系統，并形成許多優異的功能，如耐磨、抗疲勞、減阻降噪等。例如，一些典型生物具有優異的減阻降噪功能是通過耦合機制實現的，貓頭鷹是鸮類的俗稱，是鳥類中著名的捕鼠專家。它在飛行過程中幾乎無聲音產生，使聽覺十分靈敏的鼠類對它防不勝防，因而被譽為自然界夜間的“隱形飛行器”。與這一特點相適應的是鸮類特有的翼羽序貫排列構成的“梳狀”前緣，使流體順著翼羽的方向流動，限制流向渦的展向流動，對鸮類的減阻降噪高升力發揮了作用，同時也可減弱空氣湍流所產生的聲音。長耳鸮活體撲食試驗表明，翅膀有“梳狀”前緣比沒有“梳狀”前緣的平均降噪達7dB，其成果也為研究流體介質中仿生耦合表面減阻理論和技術提供了很好的借鑒，對研究風機葉片的減阻增效、最大限度地發揮效能提供基礎數據。

本實用新型以運動部件的表面和介質之間的動力學、振動與摩擦學以及熱力學研究為基礎，運用現代仿生學技術，通過大量優化實驗總結提出下述本實用新型風力發電機仿生耦合槳葉結構：

本實用新型是這樣實現上述目的的，結合附圖說明如下：

一種風力發電機仿生耦合槳葉，通過翼型序貫排列，在槳葉展向前緣形成參照鸮類及鳥翼前緣的仿生耦合結構表面，槳葉展向前緣的仿生耦合結構表面用波峰、波谷與波長三個值來限定，其波谷到尾緣的距離設為翼型的基本弦長C，波峰到尾緣的距離為翼型基本弦長C的1.025～1.20倍；波谷到波谷及波峰到波峰的距離波長l為翼型基本弦長C的0.25～1倍。

本實用新型與現有技術相比，仿生耦合前緣形態有效地減少了前緣迎風面的面積，降低前緣的壓差阻力；同時在槳葉的展向，有規律地形成仿生耦合結構表面，仿生耦合結構表面對壁面邊界層的控制行為主要表現為仿生耦合結構表面對壁面低速流體進行了有效的切割，抑制了低速流體的展向運動，減弱了湍流猝發時形成的低速條帶的不穩定性，從而進一步削弱了湍流猝發強度，減小了能量損耗。其不但提高了槳葉的升阻比，而且有效的降低了槳葉的結構噪聲。

附圖說明

圖1(a)是仿生耦合槳葉結構圖；

圖1(b)是翼型排列方式；

圖1(c)是槳葉結構側視圖；

圖1(d)是圖1(c)的A-A剖面圖；

圖1(e)是圖1(c)的B-B剖面圖。

圖2(a)是前緣光滑槳葉結構圖；

圖2(b)是翼型排列方式。

圖中1是位于波谷的翼型，2是位于波峰的翼型。

具體實施方式

以下結合附圖給出的槳葉實施例對本實用新型槳葉作進一步詳細說明。