本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電和材料領(lǐng)域，具體涉及一種低噪高效風(fēng)力葉片。

背景技術(shù)：

中國的風(fēng)力發(fā)電雖然近幾年由于傳輸?shù)确矫娴脑蚨幸欢ǖ脑鏊俜啪?，但是由于這種清潔能源獲得性非常優(yōu)越，隨著傳輸技術(shù)和政策的進一步發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電必將會逐步的替代火力發(fā)電甚至是核電等發(fā)電方式。

風(fēng)力發(fā)電的各個部件中，風(fēng)力葉片是至關(guān)重要的部件，既是易損件又是比較難施工的部件。而風(fēng)力葉片的噪音問題對其推廣帶來了很大的負面影響，現(xiàn)有技術(shù)中也有對其降噪做過一些研究，但是都是粗放型的。其中有在葉片側(cè)部設(shè)置有毛刷等物件來進行降噪，但是其研究沒有多少的深入程度，因此如果按照這樣的方式隨意設(shè)置葉片，不僅降噪穩(wěn)定性非常不確定，而且容易與葉片的空氣動力學(xué)相逆而降低葉片轉(zhuǎn)動效率，從而影響發(fā)電效率。

如何在降噪的過程中提高葉片的轉(zhuǎn)動效率也是降噪研究中非常重要的方面，而現(xiàn)有技術(shù)中沒有發(fā)現(xiàn)這樣的研究內(nèi)容。并且如果葉片轉(zhuǎn)動速度超過其極限的閾值，則反而會造成軸承等相關(guān)部件的加速磨損，嚴重的會造成停機事件，因此在提高效率的情況下，如何避免超過閾值轉(zhuǎn)動情況的發(fā)生也是需要深入研究的方面。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的提出一種低噪高效風(fēng)力葉片。

通過如下技術(shù)手段實現(xiàn)：

一種低噪高效風(fēng)力葉片，包括葉根部、翼展部、葉尖部以及降噪部件和導(dǎo)風(fēng)部件。

所述葉根部位于整個風(fēng)力葉片的根部，在根部的葉根連接處與風(fēng)力發(fā)電機的葉輪輪轂連接，將整個風(fēng)力葉片固定在葉輪輪轂上。

所述翼展部位于葉根部和葉尖部之間，其寬度從葉根部位逐漸增加，然后延伸到葉尖部后逐漸減小，并且內(nèi)部為局部中空形成與葉尖部相通的導(dǎo)風(fēng)通道。

所述葉尖部在尖部的一端設(shè)置有導(dǎo)風(fēng)通道的出風(fēng)口。

所述降噪部件采用細橡膠條制成，包括葉根部降噪部件、翼展部降噪部件、葉尖部降噪部件和底端降噪部件，所述葉根部降噪部件、翼展部降噪部件和底端降噪部件均為單向斜向設(shè)置的細橡膠條，所述葉尖部降噪部件為雙向交叉斜向設(shè)置的細橡膠條，均與風(fēng)力葉片的連接表面呈非垂直的角度設(shè)置；所述葉根部降噪部件的密度：所述翼展部降噪部件的密度：所述葉尖部降噪部件的密度：所述底端降噪部件的密度為1:（1.5~2）：（3~8）：（0.6~0.8），所述密度是指單位長度內(nèi)所述細橡膠條設(shè)置的數(shù)量。所述葉尖部降噪部件的長度是所述翼展部降噪部件的1.2~1.8倍。

所述導(dǎo)風(fēng)部件包括設(shè)置在所述翼展部中下部的第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口，以及設(shè)置在翼展部內(nèi)部延伸到葉尖部的導(dǎo)風(fēng)通道，所述導(dǎo)風(fēng)通道從翼展部靠近葉根部的一端開始，空心區(qū)域在翼展部內(nèi)部逐漸延伸擴大，延伸至葉尖部內(nèi)部，并最終延伸至葉尖部的尖部形成出風(fēng)口，在所述出風(fēng)口處，空心區(qū)域和實心區(qū)域的截面面積比例為（0.8~1.0）:1。

所述低噪高效風(fēng)力葉片的表面和所述導(dǎo)風(fēng)部件的表面均設(shè)置有復(fù)合碳纖維層，所述復(fù)合碳纖維層從外至內(nèi)依次為表層強化層、長絲碳纖維層和絕緣隔熱層，所述長絲碳纖維層中間隔設(shè)置有多個銅片。

作為優(yōu)選，所述葉根部降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈30~39°的角度設(shè)置。

作為優(yōu)選，所述翼展部降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈45~52°的角度設(shè)置。

作為優(yōu)選，所述葉尖部降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈38~43°的角度設(shè)置和320~335°（雙向且不垂直）。

作為優(yōu)選，所述底端降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈80~88°的角度設(shè)置。

作為優(yōu)選，所述第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口相互傾斜設(shè)置。

作為優(yōu)選，所述第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口相互傾斜的角度為15~22°。

作為優(yōu)選，所述長絲碳纖維層的厚度為0.05~0.08mm。

作為優(yōu)選，所述表層強化層為聚氟乙烯薄層，所述絕緣隔熱層為玻璃纖維。

作為優(yōu)選，所述細橡膠條為直徑為2~3mm的高強度橡膠條。所述高強度橡膠條的材質(zhì)為三元乙丙膠epdm。

本發(fā)明的效果在于：

1，通過對降噪部件設(shè)置部位、不同密度設(shè)置方式、不同角度設(shè)置方式和不同長度設(shè)置方式的設(shè)定，使得降噪效果達到最為優(yōu)化。降噪部件設(shè)置為橡膠條，其根部嵌入到葉片表面內(nèi)，穩(wěn)固的固接，頂端開放，氣體流過之后，可以將渦流氣體分散為更加細小的渦流，從而實現(xiàn)降噪。通過在尾部設(shè)置有較為分散的降噪部件，當從葉片處脫落的渦流氣體流動到該處后，在該處被分散，但是隨著葉片的轉(zhuǎn)動，這些渦流隨著葉片流動，通過在翼展部設(shè)置更加細密的降噪部件，使得這些渦流再次被打散，從而進一步降噪。而由于在葉尖部位的空氣動力學(xué)流動方式較為復(fù)雜，目前的研究依然處在模擬和經(jīng)驗方面，通過設(shè)置雙向特定角度的降噪部件，使得其更加符合空氣動力學(xué)流動的方式，使得該處的震動產(chǎn)生之后即最大化的相互抵消，從而實現(xiàn)降噪。在底端也設(shè)置有降噪部件，通過該處降噪部件的設(shè)置，更加優(yōu)化頂端的降噪效果，達到整體降噪最優(yōu)化的效果。

2，通過設(shè)置兩個入風(fēng)口、一個出風(fēng)口的導(dǎo)風(fēng)通道，使得在風(fēng)力不超標的時候提高葉片轉(zhuǎn)動動力，而在較強風(fēng)力的情況下，適當阻礙葉片高速轉(zhuǎn)動，從而避免了停機事件的發(fā)生。導(dǎo)風(fēng)通道從葉片根部與翼展部相接的部位開始從表面向下延伸，空間逐漸增加，而第一入風(fēng)口設(shè)置在該處，流動的氣體主要與葉片外表面碰撞接觸，帶動葉片轉(zhuǎn)動，但是相對的少量的風(fēng)從第一入風(fēng)口進入導(dǎo)風(fēng)通道內(nèi)，而導(dǎo)風(fēng)通道內(nèi)是連續(xù)平滑的逐漸增大的設(shè)置，氣體進入導(dǎo)風(fēng)通道內(nèi)，順著導(dǎo)風(fēng)通道從出風(fēng)口流出，而進入到導(dǎo)風(fēng)通道內(nèi)的時候與通道壁碰撞從而將原始只與入風(fēng)口面積相碰撞的氣體與整個導(dǎo)風(fēng)通道壁相碰撞，從而增加縱向碰撞面積，從而能夠?qū)︼L(fēng)動能有更加充分的利用，從而增加葉片轉(zhuǎn)動效率。第二入風(fēng)口在風(fēng)力不是特別大的時候能夠作為第一入風(fēng)口的補充進風(fēng)，當風(fēng)力非常大的時候，導(dǎo)風(fēng)通道內(nèi)氣壓增大，第二入風(fēng)口即可作為出風(fēng)口（由于角度與第一入風(fēng)口不同，因此可以對內(nèi)部氣壓實現(xiàn)釋壓作用），在第二入風(fēng)口的外部與外來氣體流形成碰撞后在該入風(fēng)口部位形成局部渦流，從而在導(dǎo)風(fēng)通道各個方向上形成氣體與內(nèi)壁（尤其是入風(fēng)面一側(cè)的內(nèi)壁）的碰撞進一步形成渦流，從而可以形成反向動能轉(zhuǎn)化，在風(fēng)力超標的情況下減小葉片轉(zhuǎn)動的能量來源，從而可以避免過快轉(zhuǎn)速對于軸承等部件的損壞。

3，通過設(shè)置復(fù)合碳纖維層，并且設(shè)置金屬片，使得通過通電后對復(fù)合碳纖維層進行蓄熱，在溫度稍低或空氣中濕度較大的時候能夠防止在葉片上和尤其是導(dǎo)風(fēng)通道內(nèi)結(jié)冰狀況的發(fā)生，從而避免了葉片重量的增加而造成能量的浪費，更加避免了可能造成的葉片過早產(chǎn)生裂紋繼而損壞情況的發(fā)生。

附圖說明

圖1為本發(fā)明低噪高效風(fēng)力葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明低噪高效風(fēng)力葉片另一視角剖視的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-葉根部，11-葉根連接處，12-葉根部降噪部件，2-翼展部，21-第一入風(fēng)口，22-第二入風(fēng)口，23-翼展部降噪部件，3-葉尖部，31-出風(fēng)口，32-葉尖部降噪部件，33-底端降噪部件，34-導(dǎo)風(fēng)通道實心部件，35-導(dǎo)風(fēng)通道空心部件。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，

一種低噪高效風(fēng)力葉片，包括葉根部、翼展部、葉尖部以及降噪部件和導(dǎo)風(fēng)部件。

所述葉根部位于整個風(fēng)力葉片的根部，在根部的葉根連接處與風(fēng)力發(fā)電機的葉輪輪轂連接，將整個風(fēng)力葉片固定在葉輪輪轂上。

所述翼展部位于葉根部和葉尖部之間，其寬度從葉根部位逐漸增加，然后延伸到葉尖部后逐漸減小，并且內(nèi)部為局部中空形成與葉尖部相通的導(dǎo)風(fēng)通道。

所述葉尖部在尖部的一端設(shè)置有導(dǎo)風(fēng)通道的出風(fēng)口。

所述降噪部件采用細橡膠條制成，包括葉根部降噪部件、翼展部降噪部件、葉尖部降噪部件和底端降噪部件，所述葉根部降噪部件、翼展部降噪部件和底端降噪部件均為單向斜向設(shè)置的細橡膠條，所述葉尖部降噪部件為雙向交叉斜向設(shè)置的細橡膠條，均與風(fēng)力葉片的連接表面呈非垂直的角度設(shè)置。

所述細橡膠條為直徑為2~3mm的高強度橡膠條（或稱為橡膠絲或橡膠棒）。所述高強度橡膠條的材質(zhì)為三元乙丙膠epdm，市購重新熔鑄即可，橡膠條一端嵌入葉片表面進行固定。

所述葉根部降噪部件的密度：所述翼展部降噪部件的密度：所述葉尖部降噪部件的密度：所述底端降噪部件的密度為1:1.6：5：0.62，所述密度是指單位長度內(nèi)所述細橡膠條設(shè)置的數(shù)量。

所述葉尖部降噪部件的長度是所述翼展部降噪部件的1.35倍。

所述葉根部降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈32°的角度設(shè)置。

所述翼展部降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈46~48°的角度設(shè)置（由于該部分葉片表面為不規(guī)則的曲面因此角度不唯一，因此角度部分是46°，部分是46.5°，部分是48°）。

所述葉尖部降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈39°的角度設(shè)置和另一個方向為325°。

所述底端降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈82°的角度設(shè)置。

所述導(dǎo)風(fēng)部件包括設(shè)置在所述翼展部中下部的第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口，以及設(shè)置在翼展部內(nèi)部延伸到葉尖部的導(dǎo)風(fēng)通道，所述導(dǎo)風(fēng)通道從翼展部靠近葉根部的一端開始，空心區(qū)域在翼展部內(nèi)部逐漸延伸擴大，延伸至葉尖部內(nèi)部，并最終延伸至葉尖部的尖部形成出風(fēng)口，在所述出風(fēng)口處，空心區(qū)域和實心區(qū)域的截面面積比例為0.85:1。

所述第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口相互傾斜設(shè)置。所述第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口相互傾斜的角度為15~22°。

且所述第一入風(fēng)口與葉片軸線所呈角度為35°。

所述低噪高效風(fēng)力葉片的表面和所述導(dǎo)風(fēng)部件的表面均設(shè)置有復(fù)合碳纖維層，所述復(fù)合碳纖維層從外至內(nèi)依次為表層強化層、長絲碳纖維層和絕緣隔熱層，所述長絲碳纖維層中間隔設(shè)置有多個銅片。

所述銅片可以通電，從而使得碳纖維層能夠儲存熱量，從而在寒冷天氣的時候能夠去除葉片表面的冰層。

所述長絲碳纖維層的厚度為0.06mm。

所述表層強化層為聚氟乙烯薄層，所述絕緣隔熱層為玻璃纖維。

對比例1

本對比例其他設(shè)置與實施例1相同，不同之處在于沒有設(shè)置降噪部件，通過在同一條件下，鼓風(fēng)3小時，本對比例的噪音分貝與實施例1的噪音分貝數(shù)的比例為3.8:1。

實施例2

如圖1和圖2所示：一種低噪高效風(fēng)力葉片，包括葉根部、翼展部、葉尖部以及降噪部件和導(dǎo)風(fēng)部件。

所述葉根部位于整個風(fēng)力葉片的根部，在根部的葉根連接處與風(fēng)力發(fā)電機的葉輪輪轂連接，將整個風(fēng)力葉片固定在葉輪輪轂上。

所述翼展部位于葉根部和葉尖部之間，其寬度從葉根部位逐漸增加，然后延伸到葉尖部后逐漸減小，并且內(nèi)部為局部中空形成與葉尖部相通的導(dǎo)風(fēng)通道。

所述葉尖部在尖部的一端設(shè)置有導(dǎo)風(fēng)通道的出風(fēng)口。

所述降噪部件采用細橡膠條制成，包括葉根部降噪部件、翼展部降噪部件、葉尖部降噪部件和底端降噪部件，所述葉根部降噪部件、翼展部降噪部件和底端降噪部件均為單向斜向設(shè)置的細橡膠條，所述葉尖部降噪部件為雙向交叉斜向設(shè)置的細橡膠條，均與風(fēng)力葉片的連接表面呈非垂直的角度設(shè)置；所述葉根部降噪部件的密度：所述翼展部降噪部件的密度：所述葉尖部降噪部件的密度：所述底端降噪部件的密度為1:1.8：5：0.65，所述密度是指單位長度內(nèi)所述細橡膠條設(shè)置的數(shù)量。所述葉尖部降噪部件的長度是所述翼展部降噪部件的1.5倍。

所述細橡膠條為直徑為2.6mm的高強度橡膠條。所述高強度橡膠條的材質(zhì)為三元乙丙膠epdm。

所述葉根部降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈36°的角度設(shè)置。

所述翼展部降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈48~50°的角度設(shè)置。

所述葉尖部降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈41°的角度設(shè)置和330°（雙向）。

所述底端降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈85°的角度設(shè)置。

所述導(dǎo)風(fēng)部件包括設(shè)置在所述翼展部中下部的第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口，以及設(shè)置在翼展部內(nèi)部延伸到葉尖部的導(dǎo)風(fēng)通道，所述導(dǎo)風(fēng)通道從翼展部靠近葉根部的一端開始，空心區(qū)域在翼展部內(nèi)部逐漸延伸擴大，延伸至葉尖部內(nèi)部，并最終延伸至葉尖部的尖部形成出風(fēng)口，在所述出風(fēng)口處，空心區(qū)域和實心區(qū)域的截面面積比例為0.95:1。

所述第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口相互傾斜設(shè)置。且所述第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口相互傾斜的角度為19°。

所述低噪高效風(fēng)力葉片的表面和所述導(dǎo)風(fēng)部件的表面均設(shè)置有復(fù)合碳纖維層，所述復(fù)合碳纖維層從外至內(nèi)依次為表層強化層、長絲碳纖維層和絕緣隔熱層，所述長絲碳纖維層中間隔設(shè)置有多個銅片。

所述長絲碳纖維層的厚度為0.068mm。

所述表層強化層為聚氟乙烯薄層，所述絕緣隔熱層為玻璃纖維。

對比例2

本對比例其他設(shè)置方式與實施例2相同，不同之處在于沒有設(shè)置導(dǎo)風(fēng)部件，通過3小時相同條件下鼓風(fēng)實驗，本對比例的葉片轉(zhuǎn)動圈數(shù)與實施例2葉片轉(zhuǎn)動圈數(shù)的比例為1:1.21。

對比例2’

本對比例其他設(shè)置方式與實施例2相同，不同之處在于導(dǎo)風(fēng)部件中沒有設(shè)置第二入風(fēng)口，通過3小時相同條件的高速大風(fēng)量鼓風(fēng)實驗，本對比例的葉片轉(zhuǎn)動圈數(shù)與實施例2葉片轉(zhuǎn)動圈數(shù)的比例為1:0.88。且軸承磨損厚度較實施例2多0.12mm。

實施例3

一種低噪高效風(fēng)力葉片，包括葉根部、翼展部、葉尖部以及降噪部件和導(dǎo)風(fēng)部件。

所述葉根部位于整個風(fēng)力葉片的根部，在根部的葉根連接處與風(fēng)力發(fā)電機的葉輪輪轂連接，將整個風(fēng)力葉片固定在葉輪輪轂上。

所述翼展部位于葉根部和葉尖部之間，其寬度從葉根部位逐漸增加，然后延伸到葉尖部后逐漸減小，并且內(nèi)部為局部中空形成與葉尖部相通的導(dǎo)風(fēng)通道。

所述葉尖部在尖部的一端設(shè)置有導(dǎo)風(fēng)通道的出風(fēng)口。

所述降噪部件采用細橡膠條制成，包括葉根部降噪部件、翼展部降噪部件、葉尖部降噪部件和底端降噪部件，所述葉根部降噪部件、翼展部降噪部件和底端降噪部件均為單向斜向設(shè)置的細橡膠條，所述葉尖部降噪部件為雙向交叉斜向設(shè)置的細橡膠條，均與風(fēng)力葉片的連接表面呈非垂直的角度設(shè)置；所述葉根部降噪部件的密度：所述翼展部降噪部件的密度：所述葉尖部降噪部件的密度：所述底端降噪部件的密度為1:1.9：6.8：0.69，所述密度是指單位長度內(nèi)所述細橡膠條設(shè)置的數(shù)量。所述葉尖部降噪部件的長度是所述翼展部降噪部件的1.6倍。

所述細橡膠條為直徑為2.8mm的高強度橡膠條。所述高強度橡膠條的材質(zhì)為三元乙丙膠epdm。

所述葉根部降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈38°的角度設(shè)置。

所述翼展部降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈50~51°的角度設(shè)置（角度部分是50°，部分是51°）。

所述葉尖部降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈42°的角度設(shè)置和332°（雙向）。

所述底端降噪部件與風(fēng)力葉片的連接表面呈86°的角度設(shè)置。

所述導(dǎo)風(fēng)部件包括設(shè)置在所述翼展部中下部的第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口，以及設(shè)置在翼展部內(nèi)部延伸到葉尖部的導(dǎo)風(fēng)通道，所述導(dǎo)風(fēng)通道從翼展部靠近葉根部的一端開始，空心區(qū)域在翼展部內(nèi)部逐漸延伸擴大，延伸至葉尖部內(nèi)部，并最終延伸至葉尖部的尖部形成出風(fēng)口，在所述出風(fēng)口處，空心區(qū)域和實心區(qū)域的截面面積比例為0.98:1。

所述第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口相互傾斜設(shè)置。

所述第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口相互傾斜的角度為21°。

所述低噪高效風(fēng)力葉片的表面和所述導(dǎo)風(fēng)部件的表面均設(shè)置有復(fù)合碳纖維層，所述復(fù)合碳纖維層從外至內(nèi)依次為表層強化層、長絲碳纖維層和絕緣隔熱層，所述長絲碳纖維層中間隔設(shè)置有多個銅片。

所述長絲碳纖維層的厚度為0.061mm。

所述表層強化層為聚氟乙烯薄層，所述絕緣隔熱層為玻璃纖維。

對比例3

本對比例其他設(shè)置方式與實施例3相同，不同之處在于導(dǎo)風(fēng)部件中第一入風(fēng)口和第二入風(fēng)口角度相同設(shè)置（即軸線平行），且沒有設(shè)置復(fù)合碳纖維層，通過3小時相同條件的高速大風(fēng)量鼓風(fēng)實驗（風(fēng)中間隔噴吹水霧），本對比例的葉片轉(zhuǎn)動圈數(shù)與實施例3葉片轉(zhuǎn)動圈數(shù)的比例為1:0.93。且本對比例通道內(nèi)有部分結(jié)有較薄的冰層，而實施例3沒有。