[發明專利]尖部具有分裂小翼的風力機葉片

無效

• 申請號: 201310162259.1
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103291561A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 張震宇;許波峰;王同光;王瓏;羅源
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及一種尖部具有分裂小翼的風力機葉片，屬風力發電領域。?

背景技術

風能作為未來能源供應重要組成部分的戰略地位已經受到世界各國的公認。我國風電發展一直穩步前進，尤其在“十一五”期間更是經歷了爆發式的增長，目前，我國風電累計裝機容量已躍居世界第一位。在這種趨勢下，開發高性能的風力機葉片對未來能源穩定發展意義重大。?

提高風力機葉片性能的途徑有多種，例如，增加風輪捕風面積、增大葉片弦長和采取流動控制等。前兩者的修改必然會大大提高機組載荷，需要慎重考慮。流動控制的手段可以分多種，葉尖小翼是其中較為可靠的一種。葉尖小翼可以降低葉片表面上的三維展向流動，從而減小葉片處的誘導阻力，提高風力機的整體效率和性能。此外，葉尖小翼還可以對抑制葉尖噪音起到很好作用。?

傳統的葉尖小翼大部分是對葉片尖部整體進行上反或者下反，也有直接在尖部加擋板。這種設計簡單，但不能很有效的分散葉尖渦強度和削弱葉尖渦的誘導影響，所以其改善風力機的氣動性能或者抑制葉尖渦在尾流中的影響效果有限。?

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠提高風力機的風能利用效率，削弱葉尖渦誘導影響的具有分裂小翼的風力機葉片。?

為實現以上的技術目的，本發明將采用以下的技術方案：?

一種尖部具有分裂小翼的風力機葉片特征在于：分裂小翼由小翼和根部連接段構成，根部連接段將小翼與主葉片連接起來，小翼在主葉片中心線的投影長度為主葉片長度的5%~15%之間；小翼由n個分翼組成，n等于2或者3，n個分翼形狀相同，均為梯形機翼，根梢比在1和1.5之間，每個分翼根部弦長相同，且分翼根部弦長總和等于主葉片尖部弦長，每個分翼翼型的相對厚度不超過主葉片尖部翼型的相對厚度，每個分翼沒有扭轉，有相同的后掠角，后掠角在10度和60度之間，以向后緣方向為正，n個分翼具有不同的上反角，以向吸力面方向為正，向壓力面方向為負，上反角的范圍均在負30度和正60度之間，n個上反角沿前緣至后緣越來越小。

名詞說明：?

（1）??弦長：翼型的尖尾點，稱為翼型的后緣。在翼型輪廓線上的諸多點中，有一點與后緣的距離最大，該點稱為翼型的前緣。連接前緣和后緣的直線段，稱為翼型的弦線，其長度稱為弦長。

（2）??相對厚度：垂直于翼型弦線的翼型上下表面之間的直線段長度是翼型的厚度，翼型最大厚度與弦長的比值稱為該翼型的相對厚度。?

（3）??后掠角：小翼1/4弦點連線與主葉片1/4弦點連線的夾角。?

（4）??上反角：小翼弦線平面與主葉片弦線平面的夾角。?

（5）??根梢比：小翼根部弦長與小翼翼尖弦長的比值。?

采用分裂小翼的氣動布局，可以將原來集中于葉尖附近的環量進行重新分配，使得近尾跡區渦核附近的渦量極值比無小翼時大為降低，從而有效減弱下游集中渦的誘導作用。如果小翼過多，抑制效果不見得有大幅提高，卻會帶來結構和制作工藝上的困難，因此小翼的數目在2～3比較合適。小翼的長度應在合適的范圍之內，既要保證具有足夠的增升減阻的能力，也要保證結構的可靠性，所以小翼在中心線的投影長度為主葉片長度的5%～15%。為保證主葉片到小翼的氣動載荷平滑過渡，小翼的相對厚度應于主葉片中展現變化趨勢一致，即從內到外滿足由厚到薄，所以相對厚度不超過主葉片尖部翼型的相對厚度。后掠角的設計使得在中等和大風速下葉片吸力面在前緣附近獲得更大的吸力峰，促使扭矩輸出明顯增長。小翼上反角互不相等的設計使得重新分配的葉尖渦分別從不同小翼尖部拖出。沿前緣至后緣上反角越來越小的空間關系使得從前面小翼拖出的渦線不會打在后面的小翼上。?

根部連接段由主葉片尖部延伸出來，表面形狀是以主葉片尖部翼型為基準的球面，球面包裹住主葉片尖部，n個分翼直接嵌插在球面內與主葉片相連。?

根部連接段球面的設計主要從氣動角度考慮，使得載荷過渡平滑且不會出現額外的角渦。若小翼直接嵌插在主葉片尖部的端部平面內，形成具有臺階式過渡形式，則會有大量的角渦從過渡段拖出，對動力輸出造成負面影響。?

本發明結構簡單易行，應用范圍較廣。可以直接從已有葉片構型出發，改變葉尖構型形成本發明，不需要改變葉片主體形狀。分裂小翼減輕葉尖的展向流動，分散無小翼時的葉尖渦強度，減弱葉尖渦對葉片的誘導阻力，實現改善風力機的氣動性能和抑制葉尖渦在尾流中的影響的目的，使氣動性能發揮到最大化。?

附圖說明

圖1為本發明實施例一的透視圖；?

圖2為本發明實施例一的正視圖；