CN111894817B - 一种涡流发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新形状的涡流发生器，包括多组涡流模块，每组涡流模块包括两片薄片单元。薄片单元是由第一直角三角形、第二直角三角形和扇形构成。本发明提供的一种新形状的涡流发生器，提高了翼型的升力系数和推迟翼型的失速攻角，改善了翼型的气动性能。

Description

一种涡流发生器
技术领域
本发明涉及空气动力学领域，特别是涉及一种涡流发生器。
背景技术
风力机叶片是由一系列不同的翼型构成，翼型气动性能的好坏直接影响着风力机叶片吸收风能的能力，进而影响发电效率。提高翼型的气动性能可以有效提高风力机的发电效率。涡流发生器安装在翼型前缘时能够不同程度地改善风力机叶片翼型的气动性能，因其结构简单、安装方便，近年来在风力机翼型上多有研究与应用。现有涡流发生器多为三角形，但三角形涡流发生器在增加翼型的升力系数和推迟失速攻角方面的效果有限，有必要寻找对于叶片吸收风能的能力和发电效率提高幅度更大的新形状的涡流发生器。
发明内容
本发明的目的是提供一种涡流发生器，以提高翼型的升力系数和推迟翼型的失速攻角。
为实现上述目的，本发明提供了一种涡流发生器，所述涡流发生器包括：
多组涡流模块，所述涡流模块包括两片薄片单元，所述薄片单元是由第一直角三角形、第二直角三角形和扇形构成；
所述第一直角三角形的第一直角边的边长为H，所述第一直角三角形的第二直角边的边长为3H；
所述第二直角三角形的第一直角边的边长为H，所述第二直角三角形的第一直角边与所述第一直角三角形的第一直角边共边，所述第二直角三角形的斜边的边长为1.054H，所述第二直角三角形的第二直角边位于所述第一直角三角形的第二直角边的延长线上；
所述扇形的半径长度为1.054H，所述扇形与所述第一直角三角形的斜边相切，所述扇形的第一半径与所述第二直角三角形的斜边共边，所述扇形的第二半径位于所述第一直角三角形的第二直角边的延长线上。
可选地，所述涡流发生器还包括：
金属片，在所述金属片上按照所述薄片单元的尺寸进行裁剪，以使所述薄片单元的底边与所述金属片一体结构设置，且呈90度角设置；所述薄片单元的底边包括所述第一直角三角形的第二直角边、所述第二直角三角形的第二直角边和所述扇形的第二半径；所述金属片是通过胶粘在翼型上。
可选地，所述金属片的材质为条状金属片。
可选地，相邻两组所述涡流模块呈镜像布置。
可选地，所述涡流模块内的两片所述薄片单元呈镜像布置。
可选地，所述涡流发生器安装在翼型前缘20％。
可选地，相邻两组所述涡流模块的间距为30mm。
可选地，所述薄片单元安装角度为18°，所述安装角度为所述薄片单元的底边与翼型径向之间的夹角。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种新形状的涡流发生器，包括多组涡流模块，每组涡流模块包括两片薄片单元。薄片单元是由第一直角三角形、第二直角三角形和扇形构成。本发明提供的一种新形状的涡流发生器，提高了翼型的升力系数和推迟翼型的失速攻角，改善了翼型的气动性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例薄片单元结构图；
图2为本发明实施例涡流发生器在翼型上的安装夹角的俯视图；
图3为本发明实施例涡流发生器结构图；
图4为本发明实施例涡流发生器在雷诺数Re＝3×105时翼型的升力系数曲线图；
图5为本发明实施例涡流发生器在雷诺数Re＝6×105时翼型的升力系数曲线图；
图6为本发明实施例涡流发生器在雷诺数Re＝9×105时翼型的升力系数曲线图；
其中，1、第一直角三角形，2、第二直角三角形，3、扇形。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明的目的是提供一种涡流发生器，以提高翼型的升力系数和推迟翼型的失速攻角。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例涡流发生器结构图，如图1所示，本发明提供一种涡流发生器，所述涡流发生器包括：
多组涡流模块，所述涡流模块包括两片薄片单元，所述薄片单元是由第一直角三角形1、第二直角三角形2和扇形3构成；所述第一直角三角形1的第一直角边的边长为H，所述第一直角三角形1的第二直角边的边长为3H；所述第二直角三角形2的第一直角边的边长为H，所述第二直角三角形2的第一直角边与所述第一直角三角形1的第一直角边共边，所述第二直角2三角形的斜边的边长为1.054H，所述第二直角三角形2的第二直角边位于所述第一直角三角形1的第二直角边的延长线上；所述扇形3的半径长度为1.054H，所述扇形3与所述第一直角三角形1的斜边相切，所述扇形3的第一半径与所述第二直角三角形2的斜边共边，所述扇形3的第二半径位于所述第一直角三角形1的第二直角边的延长线上。
在本实施例中，所述共边是指两条边重合且长度相等。
在本实施例中，所述涡流发生器还包括：金属片，在所述金属片上按照所述薄片单元的尺寸进行裁剪，以使所述薄片单元的底边与所述金属片一体结构设置，且呈90度角设置。
在本实施例中，所述薄片单元的底边包括所述第一直角三角形1的第二直角边、所述第二直角三角形2的第二直角边和所述扇形3的第二半径；所述金属片是通过胶粘在翼型上；所述金属片的材质为条状金属片。
在本实施例中，相邻两组所述涡流模块呈镜像布置，且所述涡流模块内的两片所述薄片单元也呈镜像布置。
下面通过实验证明本发明的涡流发生器在改善翼型的升力系数和推迟失速攻角方面比三角形涡流发生器效果更好。本发明涡流发生器为流线型涡流发生器。
本试验选取风力机叶片中常用的NACA4418翼型为研究对象，翼型的弦长c＝300mm。试验雷诺数为Re＝3×105、6×105和9×105，以试验风攻角α的范围能够包含实际风力机叶片运行过程中所处的攻角状态为原则，选取攻角范围为-4°～22°。
在本实施例中，如图3所示，相邻两组所述涡流模块的间距λ为30mm，涡流模块内的两片所述薄片单元的间距s为5mm。
在本实施例中，如图2所示，所述薄片单元安装角度为18°，所述安装角度为所述薄片单元的底边与翼型径向之间的夹角。所述涡流发生器安装在翼型前缘20％。
如图4、图5和图6所示，分别对3种雷诺数下的翼型进行了风洞试验，从图中可知，翼型的升力系数CL随着风攻角α的增大逐渐增大，当达到一定攻角时翼型的升力系数开始下降，此时翼型失速，翼型最大升力系数对应的攻角为失速攻角。与光滑翼型相比，三角形涡流发生器和流线形涡流发生器均能有效提高翼型的升力系数和推迟失速攻角，其中3种雷诺数下流线形涡流发生器的最大升力系数均大于三角形涡流发生器翼型，且流线形涡流发生器的失速攻角均大于三角形涡流发生器，由此说明流线形涡流发生器在改善翼型的升力系数和推迟失速攻角方面比三角形涡流发生器效果更好。在实际工程中设计涡流发生器时可考虑应用流线形涡流发生器。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种涡流发生器，其特征在于，所述涡流发生器包括：多组涡流模块，所述涡流模块包括两片薄片单元，所述薄片单元是由第一直角三角形、第二直角三角形和扇形构成；
所述第一直角三角形的第一直角边的边长为H，所述第一直角三角形的第二直角边的边长为3H；
所述第二直角三角形的第一直角边的边长为H，所述第二直角三角形的第一直角边与所述第一直角三角形的第一直角边共边，所述第二直角三角形的斜边的边长为1.054H，所述第二直角三角形的第二直角边位于所述第一直角三角形的第二直角边的延长线上；
所述扇形的半径长度为1.054H，所述扇形与所述第一直角三角形的斜边相切，所述扇形的第一半径与所述第二直角三角形的斜边共边，所述扇形的第二半径位于所述第一直角三角形的第二直角边的延长线上；
所述涡流发生器还包括：
金属片，在所述金属片上按照所述薄片单元的尺寸进行裁剪，以使所述薄片单元的底边与所述金属片一体结构设置，且呈90度角设置；所述薄片单元的底边包括所述第一直角三角形的第二直角边、所述第二直角三角形的第二直角边和所述扇形的第二半径；所述金属片是通过胶粘在翼型上。
2.根据权利要求1所述的一种涡流发生器，其特征在于，所述金属片的材质为条状金属片。
3.根据权利要求1所述的一种涡流发生器，其特征在于，相邻两组所述涡流模块呈镜像布置。
4.根据权利要求3所述的一种涡流发生器，其特征在于，所述涡流模块内的两片所述薄片单元呈镜像布置。
5.根据权利要求1所述的一种涡流发生器，其特征在于，所述涡流发生器安装在翼型前缘20％。
6.根据权利要求1所述的一种涡流发生器，其特征在于，相邻两组所述涡流模块的间距为30mm。
7.根据权利要求1所述的一种涡流发生器，其特征在于，所述薄片单元安装角度为18°，所述安装角度为所述薄片单元的底边与翼型径向之间的夹角。
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