[發(fā)明專利]一種通過射流提升氣動(dòng)性能的風(fēng)力機(jī)翼型

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010161211.9
• 申請(qǐng)日: 2020-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN111322198A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉舟;韓彥軍;劉亞鎖;徐學(xué)昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D1/06
• 分類號(hào): F03D1/06;F03D3/06
• 代理公司: 上海德昭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發(fā)明提供一種通過射流提升氣動(dòng)性能的風(fēng)力機(jī)翼型，包括：主體和鈍尾緣，其中，主體為相對(duì)于來流方向位于風(fēng)力機(jī)翼型的前部，鈍尾緣相對(duì)于來流方向位于風(fēng)力機(jī)翼型的后部，鈍尾緣處開設(shè)有射流孔，用于通過主動(dòng)控制的方式輸入外部能量使氣流從射流孔噴出。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠顯著提升并改善翼型氣動(dòng)性能，并應(yīng)用于風(fēng)力機(jī)中，從而提升風(fēng)能的利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種翼型，具體涉及一種通過射流提升氣動(dòng)性能的風(fēng)力機(jī)翼型。

背景技術(shù)

風(fēng)電是環(huán)境友好型能源技術(shù)中最成熟，開發(fā)范疇最大和貿(mào)易化遠(yuǎn)景最光明的發(fā)電方法。隨著風(fēng)力機(jī)全球總風(fēng)機(jī)容量逐漸增加，風(fēng)力機(jī)葉片尺寸也逐漸增加，但增大風(fēng)力機(jī)葉片提高風(fēng)能捕獲量的同時(shí)也帶來其他問題，重量增加，變槳角減小，對(duì)高風(fēng)速難以較為及時(shí)作出應(yīng)對(duì)；負(fù)載過度，運(yùn)行的可靠性降低；葉片柔性增強(qiáng)，所受載荷和氣彈特性增大，揮舞擺動(dòng)幅度增大，安全性降低。

針對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片的疲勞載荷，葉根失速等問題，通過一系列流動(dòng)控制，改善流動(dòng)分離，減少載荷，提高風(fēng)力機(jī)運(yùn)行的效率和可靠性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了許多提升風(fēng)力機(jī)翼型氣動(dòng)性能的研究。

吹氣控制作為流動(dòng)控制的一種方式可以分為被動(dòng)流動(dòng)控制和主動(dòng)控制。被動(dòng)噴氣控制方式：通過引風(fēng)進(jìn)入固定流道供給風(fēng)力機(jī)葉片改善流場(chǎng)，無外部能量消耗。主動(dòng)噴氣控制方式：吹氣的速度直接由外部設(shè)備提供改善翼型流場(chǎng)，有外部能量消耗。

共流噴射(coflowjet簡(jiǎn)稱CFJ)應(yīng)用于風(fēng)力機(jī)時(shí)，在風(fēng)力機(jī)翼型吸力面前端附近的開噴射槽同時(shí)在翼型后緣附近開一個(gè)進(jìn)氣槽表面如圖1所示。翼型吸力面射流槽噴射出與來流方向一致的高能量切向射流注入后緣附近進(jìn)氣槽，整個(gè)過程中過程噴射槽和進(jìn)氣槽具有相同的質(zhì)量流量，實(shí)現(xiàn)這一循環(huán)過程依靠翼型內(nèi)部泵提供整個(gè)能量消耗。Dano等[1]研究了共流射流(CFJ)翼型的射流混合，以分析升力增強(qiáng)，減阻的機(jī)理。

零質(zhì)量射流，是一種全新的、具有廣泛應(yīng)用前景的流動(dòng)控制技術(shù)。與傳統(tǒng)的流動(dòng)控制手段相比，這種射流裝置無機(jī)械移動(dòng)部件、無需氣源管道、結(jié)構(gòu)緊湊，以及具有響應(yīng)快、頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)，可用于分離控制、增強(qiáng)混合、提高微型飛機(jī)的操縱力以及實(shí)現(xiàn)推力矢量控制等。風(fēng)力機(jī)翼型應(yīng)用合成射流技術(shù)對(duì)翼型吸力面附面層來流進(jìn)行控制以達(dá)到的增升減阻的目的。朱等[2]研究翼型吸壓力面零質(zhì)量射流應(yīng)用在垂直軸風(fēng)力機(jī)中的效果，通過控制翼型吸壓力面的射流最大程度的改善垂直軸風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行效率，如圖2和圖3所示。

此外，針對(duì)主動(dòng)噴氣控制技術(shù)，射流孔布置在風(fēng)力機(jī)翼型吸力面，當(dāng)在大攻角時(shí)通過射流以達(dá)到抑制或延緩翼型流動(dòng)分離的目的，但是小攻角下吸力面射流并不能夠促進(jìn)翼型升力系數(shù)的增加，反而會(huì)破壞翼型吸力面來流的附著流動(dòng)，從而導(dǎo)致翼型升力系數(shù)的下降和阻力系數(shù)的增加，增升減阻在小攻角下射流孔布置在翼型吸力面射流翼型來說并不是可行的，翼型吸力面射流并不能適應(yīng)和滿足不同攻角下提升風(fēng)力機(jī)翼型氣動(dòng)性能的要求。射流孔布置在風(fēng)力機(jī)翼型壓力面尾緣處時(shí)，尾緣射流的存在類似于射流襟翼的作用，提升翼型的升力系數(shù)，但其在翼型射流角度的控制方面與壓力面射流翼型相似即靈活度不高。

參考文獻(xiàn)如下：

[1].DanoB,ZhaG,CastilloM.ExperimentalStudyofCo-FlowJet AirfoilPerformanceEnhancementUsingDiscreetJets[C]AiaaAerospace SciencesMeetingIncludingtheNewHorizonsForumAerospace Exposition.2011。

[2].朱海天,郝文星,李春等零質(zhì)量射流技術(shù)控制垂直軸風(fēng)力機(jī)流動(dòng)分離的數(shù)值研究[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào),2018,35(6):1192-1199。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種通過射流提升氣動(dòng)性能的風(fēng)力機(jī)翼型。