[實用新型]一種膜片啟動增阻式水平軸風力機葉片

有效

• 申請號: 201920036139.X
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN209340080U
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 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;F03D80/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種膜片啟動增阻式水平軸風力機葉片，在葉片內部設置有增阻膜片，增阻膜片采用伸縮式安裝結構；在葉片尾緣段開設有膜片穿行縫隙，增阻膜片可在膜片穿行縫隙中移動；在葉片內部安裝有膜片伸縮驅動缸，膜片伸縮驅動缸的缸體與葉片相固連，膜片伸縮驅動缸與葉片展長方向相垂直，在膜片伸縮驅動缸的活塞桿端部固連有一根傳動桿，傳動桿與葉片展長方向相平行；增阻膜片固連在傳動桿上；增阻膜片位于葉片的葉尖端；增阻膜片采用矩形結構，增阻膜片的長度為葉片弦長的50％～60％，增阻膜片的寬度為葉片展長的25％～30％。當水平軸風力機安裝了本實用新型的葉片后，可以有效提高水平軸風力機的低速啟動性能，進而有效提高水平軸風力機的風能利用率。

技術領域

本實用新型屬于風力發電技術領域，特別是涉及一種膜片啟動增阻式水平軸風力機葉片。

背景技術

隨著環境和能源問題日益突出，可再生能源的開發和利用得到世界各國的重視，而風能在可再生能源的利用中占有很大的比例，風力發電作為對風能利用的主要形式受到越來越多的重視。

現階段，用于并網運行的大型風力發電機組，大多為水平軸風力發電機組，并且技術已經很成熟；水平軸風力機一般靠葉片的升力在旋轉剖面的切向分力做功，俗稱升力型風力機；雖然升力型風力機有其自身的優點，如高尖速比、高風能利用率，但其風機啟動問題始終是個難題，一般風機的啟動風速通常需要達到5m/s以上，少數風機的啟動風速甚至高達7m/s，這大大降低了水平軸風力發電機組的風能利用率。

為了獲得更小啟動風速，垂直軸風力機派生了相應的升阻混合型風力機，但水平軸風力機至今沒有發展出可行的升阻混合型風力機。

由于水平軸風力發電機的葉片阻力有兩個來源，第一是由于空氣流體與葉片表面摩擦所產生的剪應力，第二是葉片表面非對稱壓強分布所產生的壓差阻力；實際中，邊界層的作用類似于減小了流動通道(或可理解為增加了物體的等效厚度)，使葉片后部壓力比無粘流時小，進而形成壓差阻力；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，分離將在葉片的后部形成分離區和尾流，它們都是低壓區，將導致很強的壓差阻力(分離阻力)。

因此，為了使阻力減小就需要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，而流線型的采用以及擴壓器最適宜擴散角的選擇等都是建立在這個觀點上的，特別是在翼型的設計中更是如此，例如把葉片最厚的位置向后挪動，使葉片吸力面的壓力梯度盡可能地變小，這時邊界層會更加穩定且容易保持層流，層流邊界層的壁面剪切應力較湍流的小，所以形成了阻力比較小的翼型(層流翼型)。

但是，通過對邊界層以外的主流流動控制來防止邊界層發展和分離的方式，實施過程始終比較繁瑣和復雜，如果可以在不改變主流狀態而通過直接改變邊界層性質來實現流動分離控制，將極大的簡化實施過程，同時提高水平軸風力發電機的風能利用率。

實用新型內容

針對現有技術存在的問題，本實用新型提供一種膜片啟動增阻式水平軸風力機葉片，可以在不改變主流狀態而通過直接改變氣流方向來實現流動控制，本實用新型的葉片僅通過對現有翼型葉片進行簡單改造即可獲得，當水平軸風力機安裝了本實用新型的葉片后，可以有效提高水平軸風力機的低速啟動性能，進而有效提高水平軸風力機的風能利用率。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：一種膜片啟動增阻式水平軸風力機葉片，在葉片內部設置有增阻膜片，增阻膜片采用伸縮式安裝結構；在葉片尾緣段開設有膜片穿行縫隙，所述增阻膜片可在膜片穿行縫隙中移動；在所述葉片內部安裝有膜片伸縮驅動缸，膜片伸縮驅動缸的缸體與葉片相固連，膜片伸縮驅動缸與葉片展長方向相垂直，在膜片伸縮驅動缸的活塞桿端部固連有一根傳動桿，且傳動桿與葉片展長方向相平行；所述增阻膜片固連在傳動桿上。

所述增阻膜片位于葉片的葉尖端。

所述增阻膜片采用矩形結構，增阻膜片的長度為葉片弦長的50％～60％，增阻膜片的寬度為葉片展長的25％～30％。