本發(fā)明涉及風(fēng)輪葉片，具體涉及一種扭曲機(jī)翼型葉片及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代化建設(shè)的大力推行，風(fēng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。為履行節(jié)能減排的社會(huì)責(zé)任，各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)︼L(fēng)機(jī)風(fēng)輪的提效越來(lái)越重視。其中，葉片是風(fēng)輪的關(guān)鍵零部件，直接影響風(fēng)輪的效率。

2、相關(guān)技術(shù)中，葉片通常采用直薄板型、扭曲薄板型以及直薄板機(jī)翼型葉片。直薄板型葉片的風(fēng)輪效率較低，難以滿足目前的應(yīng)用需求。扭曲薄板型以及直薄板機(jī)翼型葉片是在直薄板型葉片的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化獲得，其中，扭曲薄板型葉片的風(fēng)輪雖效率極值較高，但高效區(qū)間范圍較窄，適用性較差；直板機(jī)翼型葉片的高效區(qū)間范圍較寬，但效率極值較低。

3、因此，相關(guān)技術(shù)中的直薄板型、扭曲薄板型以及直薄板機(jī)翼型葉片難以兼顧提高風(fēng)輪效率極值以及適用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種扭曲機(jī)翼型葉片及其設(shè)計(jì)方法，以解決現(xiàn)有直薄板形、扭曲薄板形以及直薄板機(jī)翼形葉片難以兼顧提高風(fēng)輪效率極值以及適用性的問(wèn)題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種扭曲機(jī)翼型葉片，包括：葉片本體，包括依次連接的吸力面、前緣、壓力面和后緣；吸力面和壓力面均為扭曲形曲面，且由吸力面和壓力面的頂部至底部的任意位置處，吸力面與壓力面間形成的截面輪廓不完全相同；沿前緣至后緣，吸力面與壓力面的間距先逐漸增大后逐漸減小。

3、可選地，由吸力面和壓力面的頂部至底部，葉片本體具有多條葉片中線；各葉片中線對(duì)應(yīng)高度處，吸力面與壓力面的最大間距dmax與葉片中線的長(zhǎng)度l滿足：dmax＝0.06l～0.14l。

4、可選地，將葉片中線的起點(diǎn)定義為0％，葉片中線的終點(diǎn)定義為100％；吸力面與壓力面的最大間距dmax處位于葉片中線的10％～40％之間；葉片中線的起點(diǎn)與前緣相對(duì)應(yīng)，葉片中線的終點(diǎn)與后緣相對(duì)應(yīng)。

5、可選地，葉片中線上的任意位置處對(duì)應(yīng)的吸力面與壓力面的間距為dx，其中，y＝dx/dmax，0≤y≤1；在葉片中線的起點(diǎn)，y的取值范圍為0～0.3；在葉片中線的終點(diǎn)，y的取值范圍為0～0.4。

6、可選地，葉片本體包括第一葉片體和第二葉片體，第一葉片體與第二葉片體間隔設(shè)置，且兩端相互連接；吸力面形成于第一葉片體上，壓力面形成于第二葉片體上，前緣和后緣分別形成于第一葉片體與第二葉片體的兩端。

7、可選地，第一葉片體的頂部和底部均設(shè)有第一鎖止部，第二葉片體的頂部和底部均設(shè)有第二鎖止部。

8、第二方面，本發(fā)明提供了一種扭曲機(jī)翼型葉片的設(shè)計(jì)方法，用于獲得如上述的扭曲機(jī)翼型葉片，包括以下步驟：確定n條葉片中線；n條葉片中線具有相位差，且n條葉片中線的軌跡不完全相同，其中，n≥3；分別對(duì)n條葉片中線進(jìn)行翼形加厚處理，并分別獲得n條葉片中線的n個(gè)內(nèi)側(cè)輪廓線和n個(gè)外側(cè)輪廓線；其中，內(nèi)側(cè)輪廓線和外側(cè)輪廓線分別位于葉片中線的兩側(cè)；將n個(gè)內(nèi)側(cè)輪廓線連接成面，形成吸力面；將n個(gè)外側(cè)輪廓線連接成面形成壓力面；分別連接吸力面與壓力面的前緣和后緣，以獲得扭曲機(jī)翼型葉片；其中，前緣與n條葉片中線的起點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，后緣與n條葉片中線的終點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。

9、可選地，分別對(duì)n條葉片中線進(jìn)行翼形加厚處理，并分別獲得n條葉片中線的n個(gè)內(nèi)側(cè)輪廓線和n個(gè)外側(cè)輪廓線的步驟中，包括步驟：確定每條葉片中線的長(zhǎng)度l，并根據(jù)每條葉片中線的長(zhǎng)度l確定最大半徑rmax；其中，rmax＝0.03l～0.07l；在每條葉片中線上選取多個(gè)圓心點(diǎn)，并根據(jù)rmax確定每個(gè)圓心點(diǎn)處的半徑rx；其中，y＝rx/rmax，0≤y≤1；由每條葉片中線的起點(diǎn)至終點(diǎn)，y的取值先逐漸增大，后逐漸減小；分別以多個(gè)圓心點(diǎn)為圓心，以對(duì)應(yīng)的rx為半徑，得到多個(gè)內(nèi)切圓；在每條葉片中線的內(nèi)側(cè)，連接多個(gè)內(nèi)切圓的外切線，以得到內(nèi)側(cè)輪廓線；在每條葉片中線的外側(cè)，連接多個(gè)內(nèi)切圓的外切線，以得到外側(cè)輪廓線。

10、可選地，在每條葉片中線上選取多個(gè)圓心點(diǎn)，并根據(jù)rmax確定每個(gè)圓心點(diǎn)處的半徑rx的步驟中，每個(gè)圓心點(diǎn)在葉片中線上的位置為x％；其中，在葉片中線的起點(diǎn)x取值為0，在葉片中線的終點(diǎn)x取值為100，0≤x≤100；y與x的關(guān)系滿足：

11、0≤x≤40時(shí)，y＝0.000001a·x^3-0.0001a·x^2+0.001b·x+c；

12、40≤x≤100時(shí)，y＝-0.01d·x+d+e；

13、其中，0≤a≤34；0≤b≤100；0.1≤c≤0.3；0≤d≤1.5；0.1≤e≤0.3；

14、或者，y與x的關(guān)系滿足下表：

15、 x 0 5 10 15 20 25 30 40 60 80 100 y取值范圍 0-0.3 0.5-0.7 0.7-1 0.9-1 0.9-1 0.9-1 0.9-1 0.8-1 0.6-0.8 0.4-0.6 0-0.4

16、。

17、可選地，在分別連接吸力面與壓力面的前緣和后緣，以獲得扭曲機(jī)翼型葉片的步驟中，包括步驟：根據(jù)吸力面的曲面輪廓形成第一葉片體，根據(jù)壓力面的曲面輪廓形成第二葉片體；對(duì)第一葉片體和第二葉片體的前緣及后緣進(jìn)行整合處理，以使第一葉片體和第二葉片體的前緣能夠相連接，第一葉片體和第二葉片體的后緣能夠相連接，形成扭曲機(jī)翼型葉片。

18、本發(fā)明通過(guò)確定n條具有相位差且軌跡不完全相同的葉片中線，并對(duì)該n條葉片中線進(jìn)行翼形加厚處理，獲得扭曲機(jī)翼型葉片的壓力面和吸力面，進(jìn)而獲得扭曲機(jī)翼型葉片，是一種創(chuàng)新的葉片造型設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)單實(shí)用。通過(guò)實(shí)踐證明，本發(fā)明的扭曲機(jī)翼型葉片，相較于直薄板型、扭曲薄板型以及直薄板機(jī)翼型葉片，風(fēng)輪的效率極值進(jìn)一步得到提高，且高效區(qū)間范圍較寬，實(shí)現(xiàn)了兼顧提高風(fēng)輪效率極值以及適用性。

技術(shù)特征：

1.一種扭曲機(jī)翼型葉片，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭曲機(jī)翼型葉片，其特征在于，由所述吸力面(311)和所述壓力面(321)的頂部至底部，所述葉片本體具有多條葉片中線(1)；各所述葉片中線(1)對(duì)應(yīng)高度處，所述吸力面(311)與所述壓力面(321)的最大間距dmax與所述葉片中線(1)的長(zhǎng)度l滿足：dmax＝0.06l～0.14l。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的扭曲機(jī)翼型葉片，其特征在于，將所述葉片中線(1)的起點(diǎn)(1a)定義為0％，所述葉片中線(1)的終點(diǎn)(1b)定義為100％；所述吸力面(311)與所述壓力面(321)的最大間距dmax處位于所述葉片中線(1)的10％～40％之間；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的扭曲機(jī)翼型葉片，其特征在于，所述葉片中線(1)上的任意位置處對(duì)應(yīng)的所述吸力面(311)與所述壓力面(321)的間距為dx，其中，y＝dx/dmax，0≤y≤1；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的扭曲機(jī)翼型葉片，其特征在于，所述葉片本體包括第一葉片體(31)和第二葉片體(32)，所述第一葉片體(31)與所述第二葉片體(32)間隔設(shè)置，且兩端相互連接；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的扭曲機(jī)翼型葉片，其特征在于，所述第一葉片體(31)的頂部和底部均設(shè)有第一鎖止部(314)，所述第二葉片體(32)的頂部和底部均設(shè)有第二鎖止部(324)。

7.一種扭曲機(jī)翼型葉片的設(shè)計(jì)方法，用于獲得如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的扭曲機(jī)翼型葉片，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的扭曲機(jī)翼型葉片的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，分別對(duì)所述n條葉片中線(1)進(jìn)行翼形加厚處理，并分別獲得所述n條葉片中線(1)的n個(gè)內(nèi)側(cè)輪廓線(17)和n個(gè)外側(cè)輪廓線(18)的步驟中，包括步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的扭曲機(jī)翼型葉片的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在每條所述葉片中線(1)上選取多個(gè)圓心點(diǎn)，并根據(jù)rmax確定每個(gè)圓心點(diǎn)處的半徑rx的步驟中，每個(gè)圓心點(diǎn)在所述葉片中線(1)上的位置為x％；其中，在所述葉片中線(1)的起點(diǎn)(1a)x取值為0，在所述葉片中線(1)的終點(diǎn)(1b)x取值為100，0≦x≦100；y與x的關(guān)系滿足：

10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的扭曲機(jī)翼型葉片的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在分別連接所述吸力面(311)與所述壓力面(321)的前緣(3a)和后緣(3b)，以獲得所述扭曲機(jī)翼型葉片(3)的步驟中，包括步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及風(fēng)輪葉片技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種扭曲機(jī)翼型葉片及其設(shè)計(jì)方法，以提高風(fēng)輪效率極值和適用性。該扭曲機(jī)翼型葉片包括：葉片本體，包括依次連接的吸力面、前緣、壓力面和后緣；吸力面和壓力面均為扭曲形曲面，且由吸力面和壓力面的頂部至底部的任意位置處，吸力面與壓力面間形成的截面輪廓不完全相同；沿前緣至后緣，吸力面與壓力面的間距先逐漸增大后逐漸減小。

技術(shù)研發(fā)人員：陸訄,郭公均
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中山宜必思科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10