[發明專利]一種大型風機的大厚度翼型葉片

有效

• 申請號: 201310283587.7
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN103321856A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 周文明;代海濤;劉丹
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 劉晶婷

技術領域

本發明涉及風力發電領域，特別是涉及一種大型風機的大厚度翼型葉片。

背景技術

隨著能源和環境問題日益突出，儲量豐富、無污染和可再生的風能逐漸受到人們的重視。風電機組的核心部件-----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。早期風力機在葉片設計時首選的是發展比較成熟、升阻特性較好的航空翼型，但實踐證明這類翼型的設計并不能很好的滿足風機設計和使用要求，如對于失速型風力機而言，在失速區會產生過高的峰值能量和峰值載荷，不僅損壞了發電機，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致的能量損失可達20%-30%。

目前國內風力機專用翼型的研究工作剛剛起步，國內部分葉片廠只能對國外生產的風機葉片進行測繪仿制，因為缺乏翼型的幾何和氣動性能數據，直接影響了我國大型風力機的自主設計水平。因此如何能創設一種風能利用效率高、結構重量輕的新的大厚度翼型風機葉片,成為我國風力機發展的當務之急。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種大型風機的大厚度翼型葉片，使其重量減低、風機綜合性能提高，從而克服現有的結構重量重、風能利用率低的不足。

為解決上述技術問題，本發明提供一種大型風機的大厚度翼型葉片，其葉中偏葉根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，所述橫截面的最大厚度為弦長的38.0%-42.0%，最大厚度處與前緣的距離為弦長的25%-35%；所述橫截面的最大彎度為弦長的2.5%-3.5%，最大彎度處與前緣的距離為弦長的75%-85%；所述前緣的半徑為弦長的12.0%-16.0%，所述尾緣的端面厚度為弦長的2%-4%。

作為本發明的一種改進，本發明還可通過下述方案實現：

一種大型風機的大厚度翼型葉片，其中，所述最大厚度為弦長的39.97%，最大厚度處與前緣的距離為弦長的30%，最大彎度為弦長的3.2%，最大彎度處與前緣的距離為弦長的77%，前緣半徑為弦長的14.0%，尾緣端面厚度為弦長的2.43%。

一種大型風機的大厚度翼型葉片，其中，所述的壓力面型線和吸力面型線為貝茲曲線。

采用這樣的設計后，本發明至少具有以下優點：

1、本方案提供的相對厚度為40%的翼型（命名為UP40）綜合性能優于相同相對厚度的傳統DU、NACA翼型，比傳統的DU00-W-401綜合性能提高3.2%。

2、新翼型不但提高了風能利用效率，而且減輕了結構重量，降低了疲勞載荷，已成為研制大型高效低成本風力機的重要技術基礎。

附圖說明

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

圖1是本發明一種大型風機的大厚度翼型葉片的葉中偏葉根部橫截面結構示意圖。

圖2是圖1中尾緣的局部放大圖。

圖3為本發明一種大型風機的大厚度翼型葉片的橫截面外輪廓曲線圖。

圖4是本發明一種大型風機的大厚度翼型葉片與DU00-W-401的升力系數對比圖。

圖5是本發明一種大型風機的大厚度翼型葉片與DU00-W-401的升阻比對比圖。

具體實施方式

參照圖1、圖2，本發明提供相對厚度為40%的葉片翼型（命名為UP40），本發明所提供大型風機的大厚度翼型葉片的葉中偏葉根部橫截面由前緣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，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：在翼型內做一系列吸力面型線3和壓力面型線4的內切圓，這些內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：翼型內切圓中最大的內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。