[發(fā)明專利]一種大型風(fēng)機的薄翼型葉片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310100221.1
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103133273A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周文明;代海濤;劉丹
• 申請（專利權(quán)）人: 國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務(wù)所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別是涉及一種大型風(fēng)機的薄翼型葉片。

背景技術(shù)

隨著能源和環(huán)境問題日益突出，儲量豐富、無污染和可再生的風(fēng)能逐漸受到人們的重視。風(fēng)電機組的核心部件-----葉片具有不同厚度和扭角分布的翼型截面，其翼型的氣動性能與整機的運行效率和可靠性密切相關(guān)。早期風(fēng)力機在葉片設(shè)計時首選的是發(fā)展比較成熟、升阻特性較好的航空翼型，但實踐證明這類翼型的設(shè)計并不能很好的滿足風(fēng)機設(shè)計和使用要求，如對于失速型風(fēng)力機而言，在失速區(qū)會產(chǎn)生過高的峰值能量和峰值載荷，不僅損壞了發(fā)電機，而且加重了葉片的載荷，降低了葉片的壽命，同時由于風(fēng)力機長期在野外工作，受沙塵、雨滴等作用葉片表面粗糙度增加，翼型氣動性能迅速惡化導(dǎo)致的能量損失可達20%-30%。

目前國內(nèi)風(fēng)力機專用翼型的研究工作剛剛起步，國內(nèi)部分葉片廠只能對國外生產(chǎn)的風(fēng)機葉片進行測繪仿制，因為缺乏翼型的幾何和氣動性能數(shù)據(jù)，直接影響了我國大型風(fēng)力機的自主設(shè)計水平。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種風(fēng)能利用效率高、結(jié)構(gòu)重量輕的新的薄翼型風(fēng)機葉片,我國風(fēng)力機發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種大型風(fēng)機的薄翼型葉片，使其重量減低、風(fēng)機綜合性能提高，從而克服現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)重量重、風(fēng)能利用率低的不足。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種大型風(fēng)機的薄翼型葉片，其葉尖部分的橫截面外輪廓分為前緣、尾緣、吸力面型線和壓力面型線，前緣與尾緣的距離為弦長，所述尾緣的端面厚度為弦長的0%-5%，所述前緣的半徑為弦長的3%-4%；所述橫截面的最大厚度為弦長的20.5%-21.5%，最大厚度處與前緣的距離為弦長的30%-40%；所述橫截面的最大彎度為弦長的2.0%-3.0%，最大彎度處與前緣的距離為弦長的40%-60%。

作為本發(fā)明的一種改進，本發(fā)明還可通過下述方案實現(xiàn)：

一種大型風(fēng)機的薄翼型葉片，其中，所述最大厚度為弦長的21%，最大厚度處與前緣的距離為弦長的34%，最大彎度為弦長的2.42%，最大彎度處與前緣的距離為弦長的53%，前緣半徑為弦長的3.55%，尾緣端面厚度為0。

一種大型風(fēng)機的薄翼型葉片，其中，所述的壓力面型線和吸力面型線為貝茲曲線。

采用這樣的設(shè)計后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：

1、本方案提供的葉片翼型綜合性能優(yōu)于相同相對厚度的傳統(tǒng)DU、NACA翼型，其中相對厚度為21%的翼型（命名為UP21）比傳統(tǒng)的NACA63421綜合性能提高4.75%。

2、新翼型不但提高了風(fēng)能利用效率，而且減輕了結(jié)構(gòu)重量，降低了疲勞載荷，已成為研制大型高效低成本風(fēng)力機的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

附圖說明

上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

圖1是本發(fā)明一種大型風(fēng)機的薄翼型葉片的葉尖部橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中尾緣的局部放大圖。

圖3為本發(fā)明一種大型風(fēng)機的薄翼型葉片的橫截面外輪廓曲線圖。

圖4是本發(fā)明一種大型風(fēng)機的薄翼型葉片與NACA63421的升力系數(shù)對比圖。

圖5是本發(fā)明一種大型風(fēng)機的薄翼型葉片與NACA63421的升阻比對比圖。

具體實施方式

參照圖1、圖2，本發(fā)明提供相對厚度為21%的葉片翼型（命名為UP21），本發(fā)明所提供大型風(fēng)機的薄翼型葉片的葉尖部橫截面由前緣1、尾緣2、吸力面型線3和壓力面型線4構(gòu)成，其中前緣1是圓弧，前緣1分別與吸力面型線3、壓力面型線4連接，連接點處的曲率連續(xù)，吸力面型線3末端11與壓力面型線4末端13連接形成尾緣2。

首先，對圖1中各部分的名稱做如下定義：

1、中弧線10：在翼型內(nèi)做一系列吸力面型線3和壓力面型線4的內(nèi)切圓，這些內(nèi)切圓圓心的連線稱為翼型的中弧線10。

2、弦長：中弧線10前后兩端點的連線稱為翼弦，翼弦的長度簡稱弦長。

3、彎度C：中弧線10與翼弦之間的最大垂直距離稱為翼型的最大彎度，簡稱彎度，它與弦長的比值稱為相對最大彎度。

4、前緣半徑：通過翼型的前緣1的內(nèi)切圓半徑稱為前緣半徑，其與弦長的比值稱為相對前緣半徑。

5、最大厚度D：翼型內(nèi)切圓中最大的內(nèi)切圓的直徑稱為翼型的最大厚度，它與弦長的比值稱為相對最大厚度。

6、最大厚度位置：沿翼弦由前緣點到最大厚度處的距離稱為最大厚度位置，其與弦長的比值稱為相對最大厚度位置。