[發(fā)明專利]可自動開閉翼縫射流的分段式葉片裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810073311.9
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108374751B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝文星;李春;丁勤衛(wèi);許子非;楊陽;葉柯華;王淵博;向斌;徐家杰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D7/02;B64C11/18
• 代理公司: 31001 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根;徐穎

本發(fā)明涉及一種可自動開閉翼縫射流的分段式葉片裝置。在帶有翼縫的分段翼型的主翼上表面切一長方形凹槽，擋板蓋在此凹槽上。擋板前端與翼型凹槽前端鉸接，且流體不會在此鉸接處流入擋板下凹槽，鉸接處的壓力為P1。在靠近翼縫的擋板后端，與翼型凹槽后端留有縫隙，保證擋板下凹槽流體與外部流體連通，底部凹槽內(nèi)壓力近似等于擋板后端的壓力P2。翼型上表面的流動狀態(tài)決定了P1和P2之間的壓力差，進而改變擋板兩側(cè)的壓力差實現(xiàn)其偏轉(zhuǎn)，從而接通或斷開控制電路，實現(xiàn)翼縫的開啟或關(guān)閉。該裝置可在翼型上表面流動分離較小時關(guān)閉射流防止其影響流動，流動分離較大時開啟射流改善流動分離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種帶有翼縫的分段式葉片，特別涉及一種可自動開閉翼縫射流的分段式葉片裝置。

背景技術(shù)

翼型：飛機或風(fēng)力發(fā)電機等的葉片橫截面；攻角：來流與翼型弦線(前緣與后緣的連線)的夾角；升力：翼型所受與來流垂直向上的力；阻力：翼型所受與來流方向相同的力。

如圖1a所示攻角4°的翼型周圍流線圖，流體流過葉片時，小攻角情況下一般為附著流動，此時產(chǎn)生的升力系數(shù)較大，阻力較小。如圖1b所示攻角14°的翼型周圍流線圖，攻角增大到一定程度后，葉片后緣上表面較易發(fā)生流體分離，即發(fā)生失速，導(dǎo)致升力下降，阻力增大。葉片失速不僅導(dǎo)致能量的損失，嚴(yán)重時還將導(dǎo)致事故發(fā)生。因此，控制或減緩翼型流動分離已經(jīng)成為葉片設(shè)計中的熱門問題。

如圖2a為原始翼型，一種有效地減緩流動分離的手段是將翼型分段，分段處的縫隙可使翼型下表面的流體流到上表面形成射流，射流具有減緩流動分離的能力，如圖2b所示帶有翼縫射流的分段翼型翼縫射流減緩流動分離示意圖。

翼縫射流能夠在翼型大攻角流動分離較大時抑制流動分離，而在小攻角分離較小或者無分離時，仍不可避免流體從下表面經(jīng)過翼縫流向上表面，這種情況會導(dǎo)致翼型在小攻角的時候升力下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對合理控制或減緩翼型流動分離的問題，提出了一種可自動開閉翼縫射流的分段式葉片裝置，可根據(jù)翼型上表面流動狀態(tài)自動開閉翼縫射流。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種可自動開閉翼縫射流的分段式葉片，包括可使下表面流體流至上表面形成射流的翼縫，以及可以通過拉拽開啟或關(guān)閉翼縫的彈性帶。在帶有翼縫射流的分段翼型的主翼上表面切一長方形凹槽，擋板蓋在此凹槽上，擋板前端與翼型凹槽前端鉸接，且流體不會在此鉸接處流入擋板下凹槽，鉸接處的壓力為P1；在靠近翼縫的擋板后端，與翼型凹槽后端留有縫隙，保證擋板下凹槽流體與外部流體連通，底部凹槽內(nèi)壓力近似等于擋板后端的壓力P2，根據(jù)由流態(tài)決定的P2和P1之間壓力差實現(xiàn)擋板的偏轉(zhuǎn)，接通或斷開控制電路，從而開啟或關(guān)閉翼縫。

所述可自動開閉翼縫射流的分段式葉片裝置，還包括磁連桿、彈性帶、磁感應(yīng)線圈、直流電源、電阻及開關(guān)；鉸接處給定使擋板向內(nèi)凹槽側(cè)偏轉(zhuǎn)的力矩，在P1和P2相差不大時，受到鉸接處偏轉(zhuǎn)力矩，擋板后端向凹槽內(nèi)偏，擋板后端壓合開關(guān)，磁感應(yīng)線圈得電，磁感應(yīng)線圈中磁導(dǎo)體產(chǎn)生磁性，吸引正對磁導(dǎo)體的磁連桿靠近，磁連桿另一端接翼縫的彈性帶，彈性帶受到拉力從而將翼縫拉開，開啟射流；當(dāng)P2大于P1，P2和P1之間壓力差克服鉸接處給定的力矩時，開關(guān)彈開，電路斷開，磁導(dǎo)體磁性喪失，磁連桿回位，翼縫將被彈性帶彈回擠壓關(guān)閉。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明可自動開閉翼縫射流的分段式葉片裝置，可根據(jù)翼型上表面的流動狀態(tài)自動開閉翼縫射流，實現(xiàn)只在需要射流時開啟翼縫，不需要射流時關(guān)閉翼縫。流動分離較小或未分離時，翼縫處的射流會影響翼型原本較好的流動狀態(tài)。分離較大時，翼縫處的射流可以減緩分離，用于改善流動狀態(tài)。本發(fā)明根據(jù)不同流動分離狀態(tài)時上表面壓力的變化特點，在翼縫前方設(shè)置了可根據(jù)不同的壓力變化而動作的壓力擋板。根據(jù)擋板的位置變化，設(shè)置了可自動接通與斷開的電路，電路接通后，磁感應(yīng)線圈將具有磁性。磁感性線圈通過吸附用于開閉翼縫的磁連桿，實現(xiàn)翼縫的開閉。流動分離較小或未分離時，壓力擋板導(dǎo)致電路斷開，翼縫通過彈性帶的擠壓而關(guān)閉；流動分離較大時，壓力擋板使電路接通，磁感應(yīng)線圈吸引連桿打開翼縫。