CN101230836A - 风力涡轮机翼型族 - Google Patents

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Abstract

用于风力涡轮机叶片(100)的翼型(140)族。每个翼型(140)可以包括钝的后缘(210)、大致卵形的吸力侧(220)和大致S形的压力侧(230)。

Description

风力涡轮机翼型族
技术领域
本申请一般地涉及风力涡轮机，且更特定地涉及用于风力涡轮机叶片的内侧区的翼型构造族。
背景技术
常规风力涡轮机一般地包括连接到中心毂的两个或更多涡轮机叶片或轮叶。每个叶片从在叶片的根部处的毂延伸且继续到尖端。叶片的截面定义为翼型。翼型的形状可以以与弦线的关系限定。弦线是将翼型的前缘与翼型的后缘连接的测量或线。形状可以以从弦线的X和Y坐标形式限定。X和Y坐标一般地为无量纲的。类似地，翼型的厚度指的是翼型上表面和下表面之间的距离且表示为弦长度的分数。
内侧区，即最接近毂的区域，一般地需要使用相对厚的翼型(30％≤t/c≤40％)。然而，主要由于流动分离，对于厚度大于30％弦长，常规翼型设计的空气动力学性能快速下降。对于厚度大于40％弦长，大量的流动分离是不可避免的，从而叶片区是空气动力学损坏的。
因而，需要一种翼型设计，其提供改进的空气动力学性能，特别是关于内侧区。优选地，这种设计将提供改进的空气动力学性能和效率而同时提供改进的结构刚度和完整性。
发明内容
因而本申请提供用于风力涡轮机叶片的翼型族。每个翼型包括钝的后缘、大致卵形的吸力缘和大致S形的压力侧。
翼型可以包括从前缘延伸到钝的后缘的弦线。大致卵形的吸力侧和大致S形的压力侧不与弦线相交。吸力侧可以包括表1-4中所列出的X和正的Y的无量纲坐标值。压力侧可以包括表1-4中所列出的X和负的Y的无量纲坐标值。每个翼型由光滑曲线连接。
每个翼型可以包括关于钝后缘的第一宽度、向前缘移动的第二宽度，第二宽度小于第一宽度、和进一步向前缘移动的第三宽度，第三宽度大于第一宽度。每个翼型可以包括弯曲的前缘。
第一翼型可以包括大致根据表1中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓。第二翼型可以包括大致根据表2中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓。第三翼型可以包括大致根据表3中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓。第四翼型可以包括大致根据表4中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓。每个翼型可以为内侧区翼型。
本申请进一步描述具有多个翼型的涡轮机叶片。翼型可以包括具有大致根据表1中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓的第一翼型、具有大致根据表2中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓的第二翼型、具有大致根据表3中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓的第三翼型、和具有大致根据表4中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓的第四翼型。翼型由光滑曲线连接。
X和Y值可以作为相同常数或数量的函数可缩放，以提供按比例放大或按比例缩小的翼型。翼型可以包括多个内侧区翼形。涡轮机叶片可以为风力涡轮机叶片。
在观看以下详细说明结合几个附图和所附权利要求书时，本申请的这些和其他特征对于本领域中的普通技术人员将是显而易见的。
附图说明
图1是叶片的透视图，在此用多个所示的翼型描述；
图2是如在此所述的翼型的复合图。
具体实施方式
现在参见附图，其中相同的附图标记贯穿几个图指的是相同的元件，图1显示如在此所述的叶片100。叶片100包括紧邻毂(未显示)的内侧区110、外侧区120或中间部分、和尖端区130。内侧区110一般地占有叶片100的大约第一半，外侧区一般占有大约其次百分之四十(40％)，且尖端130占有叶片100的大约最后百分之十(10％)。图可以变化。
图2显示翼型140族。翼型140为叶片100的内侧区110设计。在该示例中，显示四(4)个翼型140，第一翼型150、第二翼型160、第三翼型170和第四翼型180。可以使用无穷多的翼型140，弦线190从每个翼型140的前缘200延伸到后缘210。在该示例中，弦线190延伸通过翼型140的中间。
在该示例中，后缘210是钝的或具有“平背”。前缘200是弯曲的。每个翼型140也包括吸力侧220和压力侧230。每个吸力侧220具有大致卵形状而每个压力侧230具有大致S形。吸力侧220和压力侧230不与弦线190相交。每个翼型140由光滑曲线连接。
翼型150的具体形状在表1中以无量纲坐标形式给出。X/C值表示在弦线190上相对于后缘210的位置。Y/C值表示从弦线190到吸力侧220或压力侧230上的点的高度。这些值是作为相同常数或数量的函数可缩放的，以提供按比例放大或按比例缩小的翼型。
表1
x/c         y/c
1.00000000  0.03726164
0.90036720  0.06785235
0.80067860  0.08990651
0.70007530  0.10734770
0.60106600  0.12091980
0.50066880  0.13214710
0.40005820  0.14126440
0.30031070  0.14733190
0.20042560  0.14654610
0.10049920  0.12712570
0.00000000  0.00000000
0.10065920  -0.12659800
0.20022940  -0.14866100
0.30009620  -0.15000300
0.40096110  -0.13401000
0.50042920  -0.10618000
0.60041830  -0.07248480
0.70074310  -0.03982390
0.80018960  -0.01648170
0.90094460  -0.01118480
1.00000000  -0.03773510
如在X＝1位置所示，翼型140的后缘210具有给定的宽度。该宽度向X＝0.9位置变窄，继续变窄且然后变宽直到经过X＝0.3位置。该形状以主要是卵形状再次向前缘200变窄且然后向后缘210返回。
第二翼型160类似但稍微厚点。如上，第二翼型160在位置X＝1和位置X＝0.8之间也具有变窄的下降。第二翼型160的形状限定如下：
表2
x/c         y/c
1.00000000  0.07476157
0.90046010  0.10220790
0.80029790  0.12248030
0.70049780  0.13862410
0.60022080  0.15149490
0.50073840  0.16167160
0.40103380  0.16936190
0.30001950  0.17332270
0.20017300  0.16904810
0.10033560  0.14399980
0.00000000  0.00000000
0.10085420  -0.14364800
0.20034960  -0.17120100
0.30024750  -0.17597900
0.40050510  -0.16227900
0.50051480  -0.13568000
0.60100430  -0.10275700
0.70074630  -0.07116550
0.80063010  -0.04891650
0.90051680  -0.04553450
1.00000000  -0.07523460
第三翼型170的形状类似于上文所述，但再厚一些。第三翼型170在位置X＝1和位置X＝0.8之间也具有下降。第三翼型170的形状限定如下：
表3
x/c           y/c
1.00000000    0.11226081
0.90063769    0.13652491
0.80109208    0.15473962
0.70100077    0.16967702
0.60050336    0.18158922
0.50083265    0.19073012
0.40094014    0.19697082
0.30087793    0.19867672
0.20005762    0.19089852
0.10048941    0.16042992
0.00000000    0.00000000
0.10034881    -0.15978302
0.20060802    -0.19312702
0.30043493    -0.20132002
0.40002894    -0.18996502
0.50060705    -0.16471402
0.60057116    -0.13303101
0.70081557    -0.10227001
0.80004708    -0.08139181
0.90013649    -0.07984641
0.90125599    -0.07998141
1.00000000    -0.11273501
第四翼型180的形状类似于上文所述，但再厚一些。第四翼型180在位置X＝1和位置X＝0.8之间也具有下降。第四翼型180的形状限定如下：
表4
x/c           y/c
1.00000000    0.13726020
0.90000000    0.15989241
0.80000000    0.17787950
0.70000000    0.19334258
0.60000000    0.20609266
0.50000000    0.21607175
0.40000000    0.22261591
0.30000000    0.22363103
0.20000000    0.21369481
0.10000000    0.17827485
0.00000000    0.00002100
0.10000000    -0.17758316
0.20000000    -0.21583323
0.30000000    -0.22630101
0.40000000    -0.21557439
0.50000000    -0.19017060
0.60000000    -0.15766700
0.70000000    -0.12602585
0.80000000    -0.10435340
0.90000000    -0.10306262
1.00000000    -0.13773604
通过包含相对厚的后缘210，翼型吸力表面上的压力恢复程度被减轻。这允许流动保持附着，从而提供大的提升性能。具体地，已经测量到大于3.0的提升系数。翼型140因而提供改进的空气动力学性能和效率，具有改进的结构刚度(惯性弯矩)。这些改进导致增加能量捕获且减少叶片重量。间接地，由于传输约束(最大弦长)，翼型140也最小化空气动力学损坏。与已知的钝后缘设计相比，1.0和0.8位置之间的下降也减少总体重量。
显而易见的是，前述内容仅涉及本申请的优选实施例，且在此可以由本领域中的普通技术人员进行大量的变动和修改，而不偏离由以下权利要求书及其等价物限定的本发明的一般精神和范围。
零件列表
叶片100
内侧区110
外侧区120
尖端区130
翼型140
第一翼型150
第二翼型160
第三翼型170
第四翼型180
弦线190
前缘200
后缘210
吸力侧220
压力侧230

Claims (9)

1.用于风力涡轮机叶片(100)的多个翼型(140)，其每个包括：
钝的后缘(210)；
大致卵形的吸力侧(220)；和
大致S形的压力侧(230)。
2.根据权利要求1所述的多个翼型(140)，进一步包括从前缘(200)延伸到钝的后缘(210)的弦线(190)。
3.根据权利要求2所述的多个翼型(140)，其中大致卵形的吸力侧(220)和大致S形的压力侧(230)不与弦线(190)相交。
4.根据权利要求2所述的多个翼型(140)，其中大致卵形的吸力侧(220)包括表1-4中所列出的X和正的Y的无量纲坐标值。
5.根据权利要求2所述的多个翼型(140)，其中大致S形的压力侧(230)包括表1-4中所列出的X和负的Y的无量纲坐标值。
6.根据权利要求1所述的多个翼型(140)，其中多个翼型(140)的第一翼型(150)包括大致根据表1中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓。
7.根据权利要求1所述的多个翼型(140)，其中多个翼型(140)的第二翼型(160)包括大致根据表2中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓。
8.根据权利要求1所述的多个翼型(140)，其中多个翼型(140)的第三翼型(170)包括大致根据表3中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓。
9.根据权利要求1所述的多个翼型(140)，其中多个翼型(140)的第四翼型(180)包括大致根据表4中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓。
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