CN106704092A - 增效扰流板叶片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增效扰流板叶片，涉及风力发电技术领域。增效扰流板叶片包括叶片主体和增效扰流板。叶片主体具有尖端、根端、前缘、后缘、叶片压力面和叶片吸力面。增效扰流板设置在叶片主体靠近根端的一侧，一个或多个增效扰流板从叶片主体的后缘方向，间隔地套设在叶片压力面和叶片吸力面上。增效扰流板叶片通过设置增效扰流板，降低了叶片受到的阻力，改善了叶片表面的捕风能力，提高了对风能的利用效率，能够有效提高机组的发电能力。

Description

增效扰流板叶片

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及一种增效扰流板叶片。

背景技术

目前，世界范围的不可再生能源趋于枯竭，并且燃烧石油和煤炭造成的污染已经危及人类的生存，绿色能源的开发利用越来越被各个国家所重视。目前风力发电行业在中国已经开始了大规模的扩张。在过去10年中，中国风力发电得到快速发展，装机容量从1990年的2万千瓦增长到1999年的26.8万千瓦，到2010年中国风力发电装机容量超过500万千瓦，中国正成为世界上风力发电最发达的国家之一。

我国低风速区域风力发电已经步入规模化发展阶段，但如何提高低风速区域发电效率，一直是个难题。目前市场上普遍采取的策略是加长叶片、增大风轮直径以及采用增加塔架高度的方式，这些方法可以一定程度上获得更高的风能，提高风力发电机组的发电能力。但加长叶片、增加塔架高度势必会增加风力发电机组的重量，某些部件尺寸和重量也会随之增加，由此还会导致成本增加、运输困难、影响机组安全性等一系列问题。

风力发电机组的叶片是风电设备将风能转化为机械能的关键部件，其制造成本约占风力发电机组总成本的15％至30％。叶片通常基于气动外形设计而呈现出特有翼型，该翼型的叶片的升阻比越大越能提高风机捕风效率，进而提高风机的输出功率。但叶片在正常运转过程中，叶尖和叶根受到的阻力较大，降低了风能的利用效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增效扰流板叶片，其旨在至少部分解决现有低风速发电机组，叶片受到的阻力较大、风能利用效率低的技术问题。

本发明提供的技术方案：一种增效扰流板叶片包括叶片主体和增效扰流板；所述叶片主体具有尖端、根端、前缘、后缘、叶片压力面和叶片吸力面；所述增效扰流板套设在所述根端附近；

所述增效扰流板设置在所述叶片主体靠近所述根端的一侧，一个或多个所述增效扰流板从所述叶片主体的所述后缘方向，间隔地套设在所述叶片压力面和所述叶片吸力面上。

进一步地，所述增效扰流板呈弧形板结构，其表面凸向所述尖端。

进一步地，所述增效扰流板呈Y字形状，其顶部远离所述叶片主体的所述后缘。

本发明提供的增效扰流板叶片的有益效果是：

首先，在叶片主体的根端附近设置一个或多个增效扰流板，从叶片主体的后缘方向，间隔地套设在叶片压力面和叶片吸力面上。这种设置能够增加气流在叶片表面的吸附能力，同时能够阻断来自叶片展向的气流，使展向气流改变方向、并转化为推动叶片旋转的升力，而且增效扰流板随叶片旋转的过程中，可以干扰叶片的后缘处涡流的形成，增加叶片的升力，减少叶片的阻力，提高叶片对风能的利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的增效扰流板叶片的根端部分第一视角的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的增效扰流板叶片的根端部分第二视角的结构示意图。

图3为图1、图2的叶片主体的结构示意图。

图标：100-增效扰流板叶片；110-叶片主体；111-根端；112-尖端；113-前缘；114-后缘；115-叶片压力面；116-叶片吸力面；120-增效扰流板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

发明人发现，在通常情况下，叶片工作时，叶片表面的气流能够很好地形成附着无分离流动，在叶片的边界层和叶片后缘的区域较薄，受到叶片攻角、叶片翼型和厚度等因素的影响，气流在叶片前缘附近就发生不同程度的分离状态，气流与叶片发生分离的程度会随着攻角的增加而增大，分离区的气流会因为失去翼型效应而形成较大的涡流，使叶片运行阻力增加，降低机组对风能的利用效率。本发明提供的增效扰流板叶片，通过设置增效扰流板，能够有效阻扰叶片上涡流的产生。

图1为本发明实施例提供的增效扰流板叶片100的根端部分第一视角的结构示意图，请参阅图1。

本实施例提供了一种增效扰流板叶片100。增效扰流板叶片100包括叶片主体110和增效扰流板120。叶片主体110具有根端111(请参阅图3)、尖端112(请参阅图3)、前缘113、后缘114、叶片压力面115和叶片吸力面116。增效扰流板120设置在叶片主体110靠近根端111的一侧，一个或多个增效扰流板120从叶片主体110的后缘114方向，间隔地套设在叶片压力面115和叶片吸力面116上。

叶片主体110上曲率较小的边缘为前缘113，曲率较大的边缘为后缘114。前缘113与后缘114之间为叶片压力面115和叶片吸力面116。

一个或多个增效扰流板120间隔地套设在叶片压力面115和叶片吸力面116上。增效扰流板120与叶片压力面115、后缘114和叶片吸力面116随型安装。一个或多个增效扰流板120，将叶片主体110的表面分割成几个区域，可以增加气流在叶片主体110表面的吸附能力，同时能够阻断来自增效扰流板叶片100展向的气流，使展向气流改变方向、转为推动增效扰流板叶片100旋转的升力。增效扰流板120随叶片主体110旋转的过程中，还能够阻扰后缘114处涡流的形成，增加增效扰流板叶片100旋转的升力，减少增效扰流板叶片100旋转的阻力，提高增效扰流板叶片100对风能的利用效率。

图2为本发明实施例提供的增效扰流板叶片100的根端部分第二视角的结构示意图，请参阅图2。

增效扰流板120套设在叶片主体110的靠近根端111的一侧。增效扰流板120呈弧形板结构，其表面凸向叶片主体110的尖端112方向。增效扰流板120呈Y字形状，其顶部远离叶片主体110的后缘114。

图3为图1、图2的叶片主体的结构示意图，请参阅图3。

叶片主体110具有根端111、尖端112、前缘113(图中未示出，请参阅图1)、后缘114、叶片压力面115和叶片吸力面116。

叶片主体110的外形可采用NACA(美国国家航空咨询委员会)系列翼型或者自定义系列翼型。整体上，增效扰流板叶片100具有气动外形。

增效扰流板叶片100在旋转的过程中，根端111虽然转动速度不高，但由于根端111直径较大，气流的流速也较大，同时由于风电机组轮毂的旋转，在混合因素作用下，在根端111处也会产生降低风机使用效率的涡流。在根端111附近设置增效扰流板120，能够有效抑制根端111处涡流的产生，有效改善根端111处气流的流动状况，减少根端111处能量损失，提高原有机组的输出功率。

此外，本实施例提供的增效扰流板叶片100可以通过真空灌注、层压法、结构胶粘结、腻子填充、打磨等生产工艺制备。

本实施例提供的增效扰流板叶片100不仅结构简单、成本较低，而且根据风场风资源特性、叶片气动特性以及机组性能特性，在满足整机设计载荷安全、强度安全的前提下，通过设置增效扰流板120，改善了增效扰流板叶片100表面的捕风能力，提高了对风能的利用效率，能够有效提高机组的发电能力。

为确保风力发电机组的安全性和有效性，要对风电机组整机及叶片进行计算校核。校核内容包括：叶片载荷及强度、各联接结构强度(含螺栓)、叶片频率、整机各大结构件载荷及强度、变桨机构扭矩及强度、轴承载荷及强度、齿轮箱扭矩及强度、发电机扭矩及强度、塔筒载荷及强度、基础载荷及承载力、整机频率、功率曲线及发电量。通过以上计算及校核，可以确保该风力发电机组的安全性和有效性。

本实施例提供的增效扰流板叶片100，可以用于低风速区域、兆瓦级、大叶片风电机组，尤其是功率在1.5MW以上，同时叶轮直径在77米以上的机组，能够有效提高机组的发电能力。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种增效扰流板叶片，其特征在于，所述增效扰流板叶片包括叶片主体和增效扰流板；所述叶片主体具有尖端、根端、前缘、后缘、叶片压力面和叶片吸力面；所述增效扰流板套设在所述根端附近；

所述增效扰流板设置在所述叶片主体靠近所述根端的一侧，一个或多个所述增效扰流板从所述叶片主体的所述后缘方向，间隔地套设在所述叶片压力面和所述叶片吸力面上。

2.根据权利要求1所述的增效扰流板叶片，其特征在于，所述增效扰流板呈弧形板结构，其表面凸向所述尖端。

3.根据权利要求1所述的增效扰流板叶片，其特征在于，所述增效扰流板呈Y字形状，其顶部远离所述叶片主体的所述后缘。