[發明專利]一種用于兆瓦級風力機葉片的25%厚度主翼型

有效

• 申請號: 201410270941.7
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104018999B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 韓忠華;許建華;余雷;劉方良;宋文萍;焦予秦
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F03D80/00
• 分類號: F03D80/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明涉及風力機技術領域，尤其是涉及一種用于兆瓦級風力機葉片的25％厚度主翼型。

背景技術

風力機葉片是風力發電機組設計的核心技術，構成葉片的翼型是葉片設計的基礎，該項技術的研究和應用可設計出具有更大風能捕獲能力和低系統載荷的高性能葉片，對于大直徑風力機設計具有重要的意義；而大直徑風力機是建造兆瓦級大功率風力發電機組的主要技術。

上世紀90年代，風力機葉片設計通常使用已有的傳統的航空翼型，如NACA44系列和NACA63或64系列翼型；但由于其較小的相對厚度，較低的高升力氣動性能和不平緩的失速特性，已不能適應大型風力機葉片的設計要求。自從80年代后期以來，西歐和美國進行了專門用于風力機的先進翼型設計研究。如瑞典航空研究院設計的FFA系列翼型、荷蘭Deft大學設計的DU系列翼型、丹麥RIS國家實驗室設計的RIS系列翼型以及美國可再生能源國家實驗室(NREL)設計的S系列風力機翼型。這些翼型中有的缺乏高雷諾數下的實驗驗證，有的在較大粗糙度時氣動性能下降較多。

近年來，西北工業大學、重慶大學、中國科學院工程熱物理研究所等單位，相繼設計出了各自具有自主知識產權的風力機專用翼型。其中，西北工業大學針對兆瓦級大型風力機利用計算流體力學方法設計出NPU-WA風力機翼型族，并在NF-3低速翼型風洞中進行了從1.0×10⁶到5.0×10⁶的五個不同雷諾數的風洞實驗，證實了該翼型族的高雷諾數特性、對粗糙度不敏感特性，以及高升力下的升阻比均優于或相當于國外的同類翼型。

通過對上述風洞實驗數據的分析，初次設計的NPU-WA系列翼型中的25％厚度翼型具有如下優點:在高雷諾數和高升力設計條件下具有很好的升阻比特性，明顯優于同類翼型；在固定轉捩情況下，升阻比不低于同類翼型,具有更大的升力系數。該翼型的不足之處是:在低雷諾數條件下，最大升力對粗糙度的敏感性因子較高，比DU系列同類翼型高出一倍；而且力矩系數絕對值偏大。

徑向站位在70％到100％的葉片外側部分捕捉到的風能通常占整個葉片捕捉風能的60％以上，因此站位在75％左右的風力機葉片主翼型需要有較高的氣動性能。同時，由于風力機葉片可能會受到灰塵、雨水、昆蟲或結冰等不可避免的污染，主翼型還需要有對表面粗糙度的不敏感特性。

發明內容

為了避免現有技術存在的不足,本發明提出一種用于兆瓦級風力機葉片的25％厚度主翼型。其采用計算流體力學方法和翼型參數化方法，設計出相對厚度為0.25、滿足大型風力機葉片外側翼型需求，具有高雷諾數、高升力系數、高升阻比翼型。特別適用于兆瓦級變速或變矩調節型風力機葉片。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:翼型相對厚度為0.25弦長，最大厚度對應的弦向位置為0.325弦長，后緣厚度為0.09弦長；

翼型上下表面幾何坐標的表達式分別為: