專利名稱：一種鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型專利涉及一種風(fēng)力機(jī)葉片，尤其是一種減阻型鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片，該葉片具有增加葉片轉(zhuǎn)矩、減小葉片軸向推力、增加葉根強(qiáng)度和剛度、提高葉片抗疲勞載荷的能力、減輕葉片重量、降低葉片成本和降低前緣粗糙敏感性等特點。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的風(fēng)力機(jī)葉片一般是采用尖尾緣結(jié)構(gòu)，除了工藝造成的尾緣厚度外，基本沒有采用鈍尾緣結(jié)構(gòu)。為了改善葉片的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，現(xiàn)有的解決方法是在葉片根部采用大厚度的翼型(相對厚度大于40%，甚至達(dá)到60%以上)，與法蘭連接的部位制成圓柱形，但厚翼型升力系數(shù)較小，且阻力系數(shù)比薄翼型大很多，氣動特性較差；另一種方法是改善葉片材料， 采用高強(qiáng)度的碳纖維復(fù)合材料代替玻璃纖維復(fù)合材料，但碳纖維復(fù)合材料葉片的成本非常高，不利于商業(yè)化生產(chǎn)；另外還有通過增加葉片的鋪層厚度來提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的，但這也會使葉片重量增加，成本增加。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，通過風(fēng)力機(jī)葉片尾緣的改進(jìn)，使葉片轉(zhuǎn)矩增加、葉片軸向力減小、葉片葉根強(qiáng)度和剛度增加、葉片抗疲勞載荷的能力提高、葉片重量減輕、葉片成本降低和前緣粗糙敏感性降低。本實用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述風(fēng)力機(jī)葉片的葉根區(qū)域和中段區(qū)域的翼型尾緣是鈍尾緣，即葉根區(qū)域和中段區(qū)域的翼型為鈍尾緣翼型，在鈍尾緣葉段的葉片表面設(shè)置渦流發(fā)生器，在鈍尾緣葉段的鈍尾部位設(shè)置減阻附件。由于風(fēng)力機(jī)葉片的葉根區(qū)域和中段區(qū)域多采用大厚度翼型，采用鈍尾緣翼型后， 加大了翼型尾緣的厚度，增加了翼型包圍的面積，避免了應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋；渦流發(fā)生器能夠卷起流向渦，將主流區(qū)的能量注入邊界層從而有效抑制邊界層分離；減阻附件能夠破碎鈍尾緣葉段的鈍尾部位產(chǎn)生的尾渦。優(yōu)選的，所述翼型尾緣的厚度大于1. 5%翼型弦長。優(yōu)選的，所述鈍尾緣葉段的葉片表面為葉片吸力面或葉片壓力面。優(yōu)選的，所述渦流發(fā)生器為三角形、四邊形、梯形、或小翼形。優(yōu)選的，所述渦流發(fā)生器位于距離葉片前緣109Γ30%翼型弦長處。優(yōu)選的，所述渦流發(fā)生器為對稱分布、或同向分布。優(yōu)選的，所述減阻附件為V型、M型、或平板型。與傳統(tǒng)的風(fēng)力機(jī)葉片相比，本實用新型的鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片具有以下優(yōu)點本實用新型的鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片，具有增加葉片轉(zhuǎn)矩、減小葉片軸向推力、增加葉根強(qiáng)度和剛度、提高葉片抗疲勞載荷的能力、減輕葉片重量、降低葉片成本和降低前緣粗糙敏感性等優(yōu)
點ο
圖1為風(fēng)力機(jī)組正視圖。圖2為葉片正視圖。圖3為葉片A-A剖視旋轉(zhuǎn)圖。圖4為渦流發(fā)生器401形式之一三角形。圖5為減阻附件402形式之一 V型。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖來進(jìn)行說明。如圖1所示，風(fēng)力機(jī)組由塔架1，機(jī)艙2，輪轂3和多個葉片4組成，葉片4安裝在輪轂3上。當(dāng)氣流吹向風(fēng)力機(jī)葉片4時，氣流作用在葉片4上，將氣流的一部分動能轉(zhuǎn)化為推動葉片4旋轉(zhuǎn)的力矩，使葉片4帶動輪轂3繞機(jī)艙2的水平中心軸旋轉(zhuǎn)，把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過機(jī)艙2中的發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出。風(fēng)流經(jīng)葉片4時，從葉片前緣流入，然后流經(jīng)渦流發(fā)生器401向尾緣發(fā)展，最后經(jīng)過減阻附件402，流出葉片。圖2示出了本實用新型的帶有渦流發(fā)生器和減阻附件的鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片，圖 3示出了該葉片的翼型剖視圖。風(fēng)力機(jī)葉片4的葉根區(qū)域和中段區(qū)域的翼型為鈍尾緣翼型，在鈍尾緣葉段的葉片表面設(shè)置渦流發(fā)生器401，在鈍尾緣葉段的鈍尾部位設(shè)置減阻附件 402。渦流發(fā)生器401可以設(shè)置在葉片吸力面，也可以設(shè)置在葉片壓力面，且渦流發(fā)生器401 位于距離葉片前緣109Γ30%翼型弦長處，其形狀可以采取多種形式，比如可以是三角形、四邊形、梯形、或小翼形。減阻附件402也可以采取多種形狀，比如可以是V型、M型、或平板型的。由于風(fēng)力機(jī)葉片的葉根區(qū)域和中段區(qū)域多采用大厚度翼型，采用鈍尾緣翼型后，加大了翼型尾緣的厚度，增加了翼型包圍的面積，避免了應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋；渦流發(fā)生器 401能夠卷起流向渦，將主流區(qū)的能量注入邊界層從而有效抑制邊界層分離；減阻附件402 能夠破碎鈍尾緣葉段的鈍尾部位產(chǎn)生的尾渦。圖4示出了一種三角形的渦流發(fā)生器，圖5示出了一種V型減阻附件。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述風(fēng)力機(jī)葉片的葉根區(qū)域和中段區(qū)域的翼型尾緣是鈍尾緣，即葉根區(qū)域和中段區(qū)域的翼型為鈍尾緣翼型，在鈍尾緣葉段的葉片表面設(shè)置渦流發(fā)生器，在鈍尾緣葉段的鈍尾部位設(shè)置減阻附件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述翼型尾緣的厚度大于 1.5%翼型弦長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述鈍尾緣葉段的葉片表面為葉片吸力面或葉片壓力面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述渦流發(fā)生器為三角形、四邊形、梯形、或小翼形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述渦流發(fā)生器位于距離葉片前緣109Γ30%翼型弦長處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述渦流發(fā)生器為對稱分布、或同向分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述減阻附件的形狀為V型、M型、或平板型。
專利摘要一種鈍尾緣風(fēng)力機(jī)葉片(4)，風(fēng)力機(jī)葉片(4)的葉根區(qū)域和中段區(qū)域的翼型為鈍尾緣翼型，在鈍尾緣葉段的葉片表面設(shè)置渦流發(fā)生器(401)，在鈍尾緣葉段的鈍尾部位設(shè)置減阻附件(402)。渦流發(fā)生器(401)可以設(shè)置在葉片吸力面，也可以設(shè)置在葉片壓力面，且渦流發(fā)生器(401)位于距離葉片前緣10%~30%翼型弦長處，其形狀可以采取多種形式，比如可以是三角形、四邊形、梯形、或小翼形。減阻附件(402)也可以采取多種形狀，比如可以是V型、M型、或平板型的。由于風(fēng)力機(jī)葉片的葉根區(qū)域和中段區(qū)域多采用大厚度翼型，采用鈍尾緣翼型后，加大了翼型尾緣的厚度，增加了翼型包圍的面積，避免了應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋；渦流發(fā)生器(401)能夠卷起流向渦，將主流區(qū)的能量注入邊界層從而有效抑制邊界層分離；減阻附件(402)能夠破碎鈍尾緣葉段的鈍尾部位產(chǎn)生的尾渦。
文檔編號F03D1/06GK202023688SQ20112004183
公開日2011年11月2日 申請日期2011年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月19日
發(fā)明者劉強(qiáng), 張磊, 徐建中, 楊科, 白井艷, 黃宸武 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所