一种风力机叶片.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010230073.1

申请日:

2010.07.13

公开号:

CN101892945A

公开日:

2010.11.24

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):F03D 1/06申请日:20100713授权公告日:20130213终止日期:20140713|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F03D 1/06申请日:20100713|||公开

IPC分类号:

F03D1/06; F03D3/06

主分类号:

F03D1/06

申请人:

中国农业大学

发明人:

刘竹青; 王德辉; 王福军

地址:

100193 北京市海淀区圆明园西路2号

优先权:

专利代理机构:

北京路浩知识产权代理有限公司 11002

代理人:

王莹

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内容摘要

本发明公开了一种风力机叶片,安装在风力机风轮上,包括叶片体,在所述叶片体上沿翼展方向开设有狭缝,所述狭缝沿翼型厚度方向上斜向贯穿所述叶片体;所述狭缝沿叶片体厚度方向的一端设置在翼型下表面压力最高点或最高点附近,另一端设置在翼型上表面压力最低点或最低点附近。本发明通过在叶片体上设置狭缝以延缓或避免空气在绕流风力机叶片时,在大攻角状态时常常出现的叶片表面脱流现象,从而扩大风力机叶片有效攻角范围,改善风力机叶片气动性能,减小风力机叶片的振动,提高风能的利用率。

权利要求书

1.一种风力机叶片,安装在风力机风轮上,包括叶片体,其特征在于,在所述叶片体上沿翼展方向开设有狭缝,所述狭缝沿翼型厚度方向上斜向贯穿所述叶片体。2.如权利要求1所述的风力机叶片,其特征在于,所述狭缝设置在叶片体中部位置。3.如权利要求1所述的风力机叶片,其特征在于,所述狭缝沿叶片体厚度方向的一端设置在翼型下表面压力最高点或最高点附近,另一端设置在翼型上表面压力最低点或最低点附近。4.如权利要求1所述的风力机叶片,其特征在于,所述狭缝设置在叶片径向45%R-85%R之间,其中,R为所述风力机风轮的半径。5.如权利要求1-4中任一项所述的风力机叶片,其特征在于,所述狭缝设为弧形。

说明书

一种风力机叶片

技术领域

本发明涉及风力机叶片技术领域,特别是涉及普通水平轴风力机叶片和H型垂直轴风力机叶片。

背景技术

风能是目前最具商业开发前景的新能源。风力机是将风能转换为机械能的动力机械。无论大型风力机还是中小型风力机,水平轴风力机还是垂直轴风力机,风轮叶片都是决定风力机风能利用率高低的关键部件,是整个风力机的核心部件。叶片的气动性能和振动特性直接影响风力机的运行情况,也影响着风力机能否充分利用风能。如图1所示为传统风力机叶片翼型绕流示意图,传统的风力机叶片不能适应大攻角工况运行,因为由空气动力学知识我们知道,当叶片的攻角增大到一定程度时,叶片表面容易出现脱流,升阻比快速下降,这会降低风力机叶片吸收风能的能力,同时也会导致风轮叶片出现振动等不稳定的状况。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是:改进风力机叶片结构,解决现有的风力机叶片在大攻角状态运行时,表面容易出现脱流的问题,从而提高风能利用率。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题,本发明提供一种风力机叶片,安装在风力机风轮上,包括叶片体,在所述叶片体上沿翼展方向开设有狭缝,所述狭缝沿翼型厚度方向上斜向贯穿所述叶片体。

其中,所述狭缝设置在叶片体中部位置。

其中,所述狭缝沿叶片体厚度方向的一端设置在翼型下表面压力最高点或最高点附近,另一端设置在翼型上表面压力最低点或最低点附近。

其中,所述狭缝设置在叶片径向45%R-85%R之间,其中,R为所述风力机风轮的半径。

其中,所述狭缝设为弧形。

(三)有益效果

上述技术方案具有如下优点:通过在叶片体上设置狭缝以延缓或避免空气在绕流风力机叶片时,在大攻角状态时常常出现的叶片表面脱流现象,从而扩大风力机叶片有效攻角范围,改善风力机叶片气动性能,减小风力机叶片的振动,提高风能的利用率。

附图说明

图1是传统风力机叶片翼型绕流示意图;

图2是本发明带有通流狭缝的风力机叶片翼型剖面示意图;

图3是本发明带有通流狭缝的风力机叶片仰视图;

图4是本发明带有通流狭缝的风力机叶片俯视图;

图5是本发明带有通流狭缝的风力机叶片翼型绕流示意图。

其中,1:叶片体;2:叶片骨架;3:叶片通流狭缝;4:叶片根部枢轴;5:叶尖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

本发明基于延缓、避免翼型表面脱流、出现漩涡来改进风力机叶片的结构。如图2所示为本发明带有通流狭缝的叶片翼型剖面示意图,其中:1为叶片体(包括壳体及内部填料),2为叶片骨架,3为叶片通流狭缝。叶片的外形与传统风力机叶片基本相同,不同之处在于该叶片带有通流狭缝。在叶片体中部沿着翼展方向开一条狭缝,用于通流,所述翼展是指从叶片根部到叶尖之间的距离;叶片体两端不设缝,在沿翼型厚度方向上,狭缝斜向贯穿叶片,狭缝的起止位置根据叶片的气动设计需要确定,原则上狭缝的方向和位置为设计工况下由叶片下表面高压区压力最高点附近斜向上通到叶片上表面低压区压力最低点附近。

在本实施例中,风力机叶片翼型下表面压力最高点以及上表面压力最低点的确定均为设计工况下所得。狭缝的具体长度和宽度与叶片的几何形状及风力机型式相关,原则是在设计工况下通过空气动力学计算或风洞试验达到性能最优。狭缝只是将叶片体分隔成两部分,叶片骨架仍然是一个整体。狭缝沿叶片厚度方向穿通叶片,而非在叶片背面或工作面上单面开沟槽。狭缝沿叶片厚度方向呈略带弯曲的弧形,而非直缝。

如图5所示为带有通流狭缝的风力机叶片翼型绕流图。根据空气动力学知识,当空气绕流翼型时,翼型的上方是低压区,下方是高压区,在压差的作用下,一部分气流自动从高压区沿着通流狭缝隙流向低压区,从而给低压区即将脱流的气体提供新的能量,使它们能继续沿着叶片表面向后流动,这样就延缓甚至避免了叶片表面的脱流现象。

其中,图3是本发明带有通流狭缝的风力机叶片仰视图;图4是本发明带有通流狭缝的风力机叶片俯视图。狭缝在叶片径向位于45%R-85%R之间,R为风力机风轮的半径。如图3和图4所示,A点为风力机风轮沿叶片径向距离风力机风轮中心45%R的位置,B点为距离风力机风轮中心85%R的位置,狭缝即设置在A点位置和B点位置之间,不超出该范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

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本发明公开了一种风力机叶片,安装在风力机风轮上,包括叶片体,在所述叶片体上沿翼展方向开设有狭缝,所述狭缝沿翼型厚度方向上斜向贯穿所述叶片体;所述狭缝沿叶片体厚度方向的一端设置在翼型下表面压力最高点或最高点附近,另一端设置在翼型上表面压力最低点或最低点附近。本发明通过在叶片体上设置狭缝以延缓或避免空气在绕流风力机叶片时,在大攻角状态时常常出现的叶片表面脱流现象,从而扩大风力机叶片有效攻角范围,改善风。

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