專利名稱：兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)葉片。
技術(shù)背景風(fēng)力機(jī)為人們提供了一種豐富、清潔和可再生的理想替代能源。風(fēng)電廠不 僅能降低其他傳統(tǒng)能源對(duì)空氣和水的污染，同時(shí)能減少我們對(duì)不可再生能源的依賴。風(fēng)力機(jī)葉片作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它的尺寸從70年代的5米 到2000年的34米一直發(fā)展到2005年的50多米。風(fēng)力機(jī)葉片由下列參數(shù)描述 對(duì)應(yīng)于葉片橫截面的翼型弦長(zhǎng)、中弧線彎度及位置、翼型最大厚度、最大厚度 位置、翼型扭轉(zhuǎn)角和參考點(diǎn)(四分之一弦點(diǎn))位置。另外，前緣半徑和上、 下翼剖面的坐標(biāo)也可用來(lái)描述葉片的橫截面。在任何情況下， 一個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)力機(jī)葉片型面的氣動(dòng)特性都是最重 要的。風(fēng)力機(jī)葉片的優(yōu)化可以從以下幾個(gè)方面考慮。風(fēng)力機(jī)葉片不僅應(yīng)該安靜 地工作運(yùn)轉(zhuǎn)，還應(yīng)具有最大的動(dòng)力性能，能在較低風(fēng)速時(shí)啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的 旋轉(zhuǎn)，并在盡可能最小的風(fēng)力強(qiáng)度下達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，即第一次達(dá)到風(fēng)力發(fā)電系 統(tǒng)額定功率的轉(zhuǎn)速。當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)增大時(shí)， 一般的做法是通過(guò)變漿調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電 系統(tǒng)的風(fēng)力機(jī)葉片，使其在保持額定功率的同時(shí)，減小風(fēng)力機(jī)葉片的迎風(fēng)面積 以保護(hù)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及其部件不受機(jī)械損壞。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種風(fēng)力機(jī)葉片，其與至今為止所 知的風(fēng)力機(jī)葉片相比具有更好的動(dòng)力性能和效率。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 一種兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)
片，葉片的軸向以葉根為起點(diǎn)向葉尖依次為葉片的葉根部分、中間部分和葉尖部分；葉根部分，介于葉根最根部至軸向的36.75%處；中間部分，介于軸向的 36. 75%至77. 33%處；葉尖部分，介于軸向的77. 33%至葉尖最尖部；位于葉根 最根部至軸向的2.67%處為葉片與風(fēng)輪輪轂的連接法蘭、截面為圓環(huán)形；葉根 部分的靠近法蘭的區(qū)域采用過(guò)渡翼型，其相對(duì)厚度介于90. 6%和44. 3%之間，介 于葉片的軸向5. 33%和16%之間；葉根部分的位于葉片軸向17. 65%和24. 88%之 間采用荷蘭的DU系列風(fēng)力機(jī)翼型，其相對(duì)厚度介于40%和30%之間；葉片中 間部分的軸向36. 75%和55. 33%之間采用荷蘭的DU系列風(fēng)力機(jī)翼型，其相對(duì)厚 度為25%和21%;葉片的葉尖部分采用空氣動(dòng)力特性較好的美國(guó)航空NACA6系 列層流翼型，其相對(duì)厚度為18%。進(jìn)一步具體的說(shuō)所述的葉根部分的軸向5.33%處為相對(duì)厚度90.6%的 EU70_906翼型、軸向8%處為相對(duì)厚度77%的EU70_770翼型、軸向10. 67%處為 相對(duì)厚度63. 7%的EU70—637翼型、軸向13. 33%處為相對(duì)厚度52. 7%的EU70—527 翼型、軸向16%處為相對(duì)厚度44. 3%的EU70_443翼型、軸向17. 65%處為相對(duì)厚 度40%的荷蘭DU400EU風(fēng)力機(jī)翼型、軸向20. 11%處為相對(duì)厚度35%的荷蘭 DU350EU風(fēng)力機(jī)翼型、軸向24. 88%處為相對(duì)厚度30%的荷蘭DU300EU風(fēng)力機(jī)翼 型。進(jìn)一步具體的說(shuō)所述的葉片的中間部分軸向36. 75%處為相對(duì)厚度25%的 DU91—W2—250翼型、軸向55. 33%處為相對(duì)厚度21%的DU98—W—210翼型。進(jìn)一步具體的說(shuō)所述的葉片的葉尖部分為美國(guó)NACA_64—618層流翼型。 本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型的兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)葉片與至今為止所 知的風(fēng)力機(jī)葉片相比具有使用范圍廣，適用于II類和III類風(fēng)區(qū)，風(fēng)輪效率 高，同等風(fēng)速下風(fēng)輪功率大等優(yōu)點(diǎn)。


以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。 圖l為風(fēng)力機(jī)葉片的主視圖。圖2為葉片軸向5. 33%半徑處的橫截面EU70—906翼型放大圖。 圖3為葉片軸向8%半徑處的橫截面EU70_770翼型放大圖。 圖4為葉片軸向10. 67%半徑處的橫截面EU70—637翼型放大圖。 圖5為葉片軸向13. 33%半徑處的橫截面EU70—527翼型放大圖。 圖6為葉片軸向16y。半徑處的橫截面EU70—443翼型放大圖。 圖7為葉片軸向17. 65%半徑處的橫截面DU400EU翼型放大圖。 圖8為葉片軸向20. 11%半徑處的橫截面DU350EU翼型放大圖。 圖9為葉片軸向24. 88%半徑處的橫截面DU300EU翼型放大圖。 圖10為葉片軸向36. 75%半徑處的橫截面DU91—W2—250翼型放大圖。 圖11為葉片軸向55. 33%半徑處的橫截面DU98—W—210翼型放大圖。 圖12為葉片軸向77. 33%半徑處的橫截面NACA_64_618翼型放大圖。
具體實(shí)施方式
附圖1為能反映葉片主要形狀的主視圖，葉片的軸向以葉根為起點(diǎn)向葉尖依次為葉片的葉根部分1、中間部分2和葉尖部分3;葉根部分1，介于葉根最根部至軸向的36.75%處；中間部分2，介于軸向的36.75%至77.33%處；葉尖 部分3，介于軸向的77.33%至葉尖最尖部；位于葉根最根部至軸向的2.67%處 為葉片與風(fēng)輪輪轂的連接法蘭、截面為圓環(huán)形；葉根部分1的靠近法蘭的區(qū)域 采用過(guò)渡翼型，其相對(duì)厚度介于90.6%和44.3%之間，介于葉片的軸向5.33% 和16%之間；葉根部分1的位于葉片軸向17. 65%和24. 88%之間釆用荷蘭的DU 系列風(fēng)力機(jī)翼型，其相對(duì)厚度介于40%和30%之間；葉片中間部分2的軸向
36.75%和55. 33%之間采用荷蘭的DU系列風(fēng)力機(jī)翼型，其相對(duì)厚度為25%和 21%;葉片的葉尖部分3采用空氣動(dòng)力特性較好的美國(guó)航空NACA6系列層流翼 型，其相對(duì)厚度為18%。附圖2至附圖12為葉片自根部起軸向的11處截面的翼型，葉根部分1的 軸向5. 33%處為相對(duì)厚度90. 6%的EU70_906翼型、軸向8%處為相對(duì)厚度77%的 EU70_770翼型、軸向10. 67%處為相對(duì)厚度63. 7%的EU70—637翼型、軸向13. 33% 處為相對(duì)厚度52. 7y。的EU70—527翼型、軸向16%處為相對(duì)厚度44. 3y。的EU70—443 翼型、軸向17. 65%處為相對(duì)厚度40%的荷蘭DU400EU風(fēng)力機(jī)翼型、軸向20. 11% 處為相對(duì)厚度35%的荷蘭DU350EU風(fēng)力機(jī)翼型、軸向24. 88%處為相對(duì)厚度30% 的荷蘭DU300EU風(fēng)力機(jī)翼型；葉片的中間部分2軸向36. 75%處為相對(duì)厚度25% 的DU91—W2—250翼型、軸向55. 33%處為相對(duì)厚度21%的DU98—W—210翼型；葉 片的葉尖部分3為美國(guó)NACA一64一618層流翼型。其中NACA—64—618翼型由美國(guó) 國(guó)家航空咨詢委員會(huì)(縮寫(xiě)為NACA，現(xiàn)在NASA)研究開(kāi)發(fā)，其中第一個(gè)數(shù)字6 表示6系列；第二個(gè)數(shù)字4表示當(dāng)它作對(duì)稱翼型使用在零迎角時(shí)，最低壓強(qiáng)點(diǎn) 在0. 4弦長(zhǎng)處(4是弦長(zhǎng)的十分?jǐn)?shù))；跟在底畫(huà)線后的第一個(gè)數(shù)字是設(shè)計(jì)升力系 數(shù)的10倍，設(shè)計(jì)值C產(chǎn)0.6;最后的兩位數(shù)字表示厚度，是弦長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)。其 中荷蘭的風(fēng)力機(jī)專用翼型DU91_W2—250和DU98—W—210是荷蘭代夫特技術(shù)大學(xué) (縮寫(xiě)為DUT)開(kāi)發(fā)的，由歐盟在JOULE計(jì)劃框架下、荷蘭能源與環(huán)境機(jī)構(gòu) (NOVEM)和不同的歐洲葉片制造商資助，其中DU代表代夫特大學(xué)；緊接著的兩 個(gè)數(shù)字是設(shè)計(jì)該翼型的年的最后兩位數(shù)字；W代表風(fēng)能應(yīng)用，在DU91情形中W 后的2表示這一年有一個(gè)以上相對(duì)厚度為25%的設(shè)計(jì)；最后的三位數(shù)字表示最 大厚度是弦長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)的十倍。除給出的11處截面外的其余截面由相鄰兩個(gè)所給出截面過(guò)渡而定。
該風(fēng)力機(jī)葉片在位于所定義的葉片剖面左邊和右邊的葉片坐標(biāo)是由相鄰 翼型的當(dāng)?shù)叵鄬?duì)厚度線性插值而得到的。該風(fēng)力機(jī)葉片的幾何外形由葉片橫截 面的翼型當(dāng)?shù)叵议L(zhǎng)、扭轉(zhuǎn)角和參考點(diǎn)(四分之一弦長(zhǎng)點(diǎn))的位置確定，它們的 分布遵循連續(xù)的方程。風(fēng)力機(jī)葉片是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的關(guān)健部件，我國(guó)在風(fēng)力發(fā)電方面相比風(fēng)電事 業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家還存在一定的差距，本實(shí)用新型是在研究歐美發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)有葉片 技術(shù)的基礎(chǔ)上確定的一種分別軸向位置處具有一定截面形狀的風(fēng)力機(jī)葉片。
權(quán)利要求1.一種兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)葉片，其特征是葉片的軸向以葉根為起點(diǎn)向葉尖依次為葉片的葉根部分、中間部分和葉尖部分；葉根部分，介于葉根最根部至軸向的36.75％處；中間部分，介于軸向的36.75％至77.33％處；葉尖部分，介于軸向的77.33％至葉尖最尖部；位于葉根最根部至軸向的2.67％處為葉片與風(fēng)輪輪轂的連接法蘭、截面為圓環(huán)形；葉根部分的靠近法蘭的區(qū)域采用過(guò)渡翼型，其相對(duì)厚度介于90.6％和44.3％之間，介于葉片的軸向5.33％和16％之間；葉根部分的位于葉片軸向17.65％和24.88％之間采用荷蘭的DU系列風(fēng)力機(jī)翼型，其相對(duì)厚度介于40％和30％之間；葉片中間部分的軸向36.75％和55.33％之間采用荷蘭的DU系列風(fēng)力機(jī)翼型，其相對(duì)厚度為25％和21％；葉片的葉尖部分采用空氣動(dòng)力特性較好的美國(guó)航空NACA6系列層流翼型，其相對(duì)厚度為18％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)葉片，其特征是所述的葉根 部分的軸向5. 33%處為相對(duì)厚度90. 6%的EU70_906翼型、軸向8%處為相對(duì) 厚度77%的EU70一770翼型、軸向10. 67%處為相對(duì)厚度63. 7%的EU70—637翼 型、軸向13. 33%處為相對(duì)厚度52. 7%的EU70—527翼型、軸向16%處為相對(duì) 厚度44. 3%的EU70_443翼型、軸向17. 65%處為相對(duì)厚度40%的荷蘭DU400EU 風(fēng)力機(jī)翼型、軸向20. 11%處為相對(duì)厚度35%的荷蘭DU350EU風(fēng)力機(jī)翼型、 軸向24. 88%處為相對(duì)厚度30%的荷蘭DU300EU風(fēng)力機(jī)翼型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)葉片，其特征是所述的葉片 的中間部分軸向36. 75Q/。處為相對(duì)厚度259()的DU91—W2—250翼型、軸向55. 33% 處為相對(duì)厚度21%的DU98—W_210翼型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)葉片，其特征是所述的葉片 的葉尖部分為美國(guó)NACA—64—618層流翼型。
專利摘要本實(shí)用新型涉及兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)葉片，葉根部分的靠近法蘭的區(qū)域采用過(guò)渡翼型，其相對(duì)厚度介于90.6％和44.3％之間，介于葉片的軸向5.33％和16％之間；葉根部分的位于葉片軸向17.65％和24.88％之間采用荷蘭的DU系列風(fēng)力機(jī)翼型，其相對(duì)厚度介于40％和30％之間；葉片中間部分的軸向36.75％和55.33％之間采用荷蘭的DU系列風(fēng)力機(jī)翼型，其相對(duì)厚度為25％和21％；葉片的葉尖部分采用美國(guó)航空NACA6系列層流翼型，其相對(duì)厚度為18％。本實(shí)用新型的葉片與至今為止所知的風(fēng)力機(jī)葉片相比具有使用范圍廣，適用于II類和III類風(fēng)區(qū)，風(fēng)輪效率高，同等風(fēng)速下風(fēng)輪功率大等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03D1/06GK201050442SQ20072003818
公開(kāi)日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月5日
發(fā)明者周立成, 鄭悅紅 申請(qǐng)人:江蘇新譽(yù)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備有限公司;常州軌道車輛牽引傳動(dòng)工程技術(shù)研究中心