[發(fā)明專利]一種基于分形優(yōu)化的可改善失速特性的風(fēng)力機(jī)葉片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710361694.5
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN106949021B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陽君;謝田;羅紅;劉俊;朱海天;柳宗晨
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: F03D80/00
• 分類號: F03D80/00
• 代理公司: 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉;李兵

1.一種基于分形優(yōu)化的可改善失速特性的風(fēng)力機(jī)葉片，包括相對來流方向位于前部的葉片主體(1)和相對來流方向位于后部的葉片尾緣(2)，所述葉片尾緣(2)上分布有多個彈片和具有分形結(jié)構(gòu)的分形孔，所述分形孔貫穿壓力面(7)和吸力面(8),其特征在于：

其中，所述彈片(3)設(shè)置在所述分形孔的吸力面?zhèn)?，受葉片壓力面(7)和吸力面(8)壓差的作用而呈閉合或開啟狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形優(yōu)化的可改善失速特性的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于：

其中，所述葉片尾緣(2)的范圍為基于來流方向從風(fēng)力機(jī)葉片的翼弦(6)的五分之四處開始至葉片尾端。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于分形優(yōu)化的可改善失速特性的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于：

其中，所述葉片尾緣(2)上的所述彈片(3)為薄片，該彈片設(shè)置在所述分形孔的吸力面?zhèn)?，在不同來流攻?4)下受所述壓力面(7)和所述吸力面(8)壓差的作用而呈閉合或開啟狀態(tài)，

所述彈片(3)開啟的臨界壓差依據(jù)公式計(jì)算得出，其最大開啟狀態(tài)為沿著所述彈片(3)和所述分形孔相交處切線的方向。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分形優(yōu)化的可改善失速特性的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于：

其中，所述葉片尾緣(2)上的所述分形孔的形狀與其分布形狀具有自相似性，并形成貫穿所述壓力面(7)與所述吸力面(8)且垂直于風(fēng)力機(jī)葉片翼弦(6)的分形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于分形優(yōu)化的可改善失速特性的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于：

其中，所述葉片尾緣(2)上的所述彈片(3)的工作原理為：當(dāng)葉片的所述來流攻角(4)未達(dá)到失速條件時，葉片的所述壓力面(7)和所述吸力面(8)的壓差小于所述彈片(3)開啟的臨界值，所述彈片(3)呈閉合狀態(tài)，阻止流體通過所述分形孔，同時阻止了葉片的所述吸力面(8)上小尺度湍流(10)的形成，從而使葉片表面不會產(chǎn)生較大的能量耗散，保障了葉片的氣動性能；

當(dāng)葉片的所述來流攻角(4)增大到失速條件，此時葉片的所述壓力面(7)和所述吸力面(8)的壓差增大到使所述彈片(3)開啟的臨界值，受葉片壓差的作用，所述彈片(3)打開，流體順利通過并在所述吸力面(8)上形成小尺度湍流(10)擾動，該小尺度湍流(10)延遲了葉片表面邊界層的分離，從而延遲了失速團(tuán)(9)的形成，增大了葉片的失速攻角，達(dá)到改善葉片失速特性的目的。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于分形優(yōu)化的可改善失速特性的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于：

其中，所述葉片尾緣(2)上的所述分形孔的形狀為基于任意一種規(guī)制幾何圖形的分形衍生而成。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于分形優(yōu)化的可改善失速特性的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于：

其中，所述葉片尾緣(2)上的所述彈片(3)的形狀與所述分形孔的形狀相對應(yīng)配合。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形優(yōu)化的可改善失速特性的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于：

其中，所述彈片(3)采用碳纖維復(fù)合材料，所述葉片主體(1)和所述葉片尾緣(2)均采用玻璃鋼材料。