[發明專利]一種后掠角可自適應調節的蛇形水平軸風力機葉片

在審

• 申請號: 201910542729.4
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110259634A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 李國文;朱建勇;王成軍;張慶營
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

一種后掠角可自適應調節的蛇形水平軸風力機葉片，包括葉根段、中間段及葉尖段葉片，葉根段/葉尖段葉片為一個，中間段葉片若干；葉根段葉片上端與最下側中間段葉片下端鉸接，若干中間段葉片以鉸接方式串聯在一起，最上側中間段葉片上端與葉尖段葉片下端鉸接，由葉根段、中間段及葉尖段葉片共同構成完整葉片；葉根段葉片與最下側的中間段葉片之間、相鄰中間段葉片之間、最上側的中間段葉片與葉尖段葉片之間具有相同鉸接結構，包括轉軸、限位銷及限位槽，轉軸位于鉸接點處，限位銷固裝在鉸接點上方的中間段/葉尖段葉片底部，限位槽設置在鉸接點下方的葉根段/中間段葉片頂部，限位銷位于限位槽內，限位銷與限位槽配合對后掠角調節范圍進行限定。

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，特別是涉及一種后掠角可自適應調節的蛇形水平軸風力機葉片。

背景技術

目前，水平軸風力機葉片的阻力來源有兩個，一個是氣流與葉片表面摩擦所產生的剪應力，另一個是葉片表面因非對稱壓強分布所產生的壓差阻力，在實際中，由于邊界層的作用會使葉片后部的壓力比無粘流時要小，因此形成壓差阻力，而當流動發生分離時，分離區速度很小，從分離點開始壓力基本不變，分離將在葉片后部形成分離區和尾流，并將導致很強的壓差阻力。

因此，為了使阻力減小，則應該把邊界層的發展控制在最小的限度內，并設法防止發生分離，而將葉片單獨設計成后掠式，在一定程度上確實可以提高葉片的氣動特性，但是，傳統的后掠式葉片，要么采用葉尖后掠式，要么采用整體后掠式，而無論是葉尖后掠式或是整體后掠式，葉片在轉動過程中后掠角度都是固定不變的，而水平軸風力機葉片在工作中，葉片徑向位置不同，則工作狀態不同，對于后掠角度固定不變的形式，對葉片氣動特性的提高程度有限，同時對于葉片的風能利用效率提升程度也比較有限。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種后掠角可自適應調節的蛇形水平軸風力機葉片，首次將仿生蛇形結構引入葉片設計中，葉片后掠角可隨著轉速進行自適應調節，使葉片氣動特性得到進一步提高，同時使葉片的風能利用效率得到進一步提升。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種后掠角可自適應調節的蛇形水平軸風力機葉片，包括葉根段葉片、中間段葉片及葉尖段葉片，葉根段葉片和葉尖段葉片數量均為一個，中間段葉片數量若干；所述葉根段葉片上端與最下側的中間段葉片下端相鉸接，若干中間段葉片以鉸接方式串聯在一起，最上側的中間段葉片上端與葉尖段葉片下端相鉸接，由葉根段葉片、中間段葉片及葉尖段葉片共同構成完整葉片。

所述葉根段葉片與最下側的中間段葉片之間、相鄰中間段葉片之間、最上側的中間段葉片與葉尖段葉片之間具有相同的鉸接結構。

所述鉸接結構包括轉軸、限位銷及限位槽，轉軸位于鉸接點處，所述限位銷固裝在鉸接點上方的中間段葉片/葉尖段葉片底部，所述限位槽設置在鉸接點下方的葉根段葉片/中間段葉片頂部，限位銷位于限位槽內，限位銷與限位槽配合對后掠角調節范圍進行限定。

所述葉根段葉片的后掠角為0°，且為固定值。

所述中間段葉片及葉尖段葉片的后掠角調節范圍均為0°～3°。

本發明的有益效果：

本發明的后掠角可自適應調節的蛇形水平軸風力機葉片，首次將仿生蛇形結構引入葉片設計中，葉片后掠角可隨著轉速進行自適應調節，使葉片氣動特性得到進一步提高，同時使葉片的風能利用效率得到進一步提升。

附圖說明

圖1為本發明的一種后掠角可自適應調節的蛇形水平軸風力機葉片(后掠角自適應調節前)的結構示意圖；

圖2為本發明的一種后掠角可自適應調節的蛇形水平軸風力機葉片(后掠角自適應調節后)的結構示意圖；

圖中，1—葉根段葉片，2—中間段葉片，3—葉尖段葉片，4—轉軸，5—限位銷，6—限位槽。