CN202023688U - 一种钝尾缘风力机叶片 - Google Patents

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张磊
黄宸武
刘强
白井艳
徐建中
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Abstract

一种钝尾缘风力机叶片（4），风力机叶片（4）的叶根区域和中段区域的翼型为钝尾缘翼型，在钝尾缘叶段的叶片表面设置涡流发生器（401），在钝尾缘叶段的钝尾部位设置减阻附件（402）。涡流发生器（401）可以设置在叶片吸力面，也可以设置在叶片压力面，且涡流发生器（401）位于距离叶片前缘10%~30%翼型弦长处，其形状可以采取多种形式，比如可以是三角形、四边形、梯形、或小翼形。减阻附件（402）也可以采取多种形状，比如可以是V型、M型、或平板型的。由于风力机叶片的叶根区域和中段区域多采用大厚度翼型，采用钝尾缘翼型后，加大了翼型尾缘的厚度，增加了翼型包围的面积，避免了应力集中而产生疲劳裂纹；涡流发生器（401）能够卷起流向涡，将主流区的能量注入边界层从而有效抑制边界层分离；减阻附件（402）能够破碎钝尾缘叶段的钝尾部位产生的尾涡。

Description

一种钝尾缘风力机叶片
技术领域
本实用新型专利涉及一种风力机叶片，尤其是一种减阻型钝尾缘风力机叶片，该叶片具有增加叶片转矩、减小叶片轴向推力、增加叶根强度和刚度、提高叶片抗疲劳载荷的能力、减轻叶片重量、降低叶片成本和降低前缘粗糙敏感性等特点。 
背景技术
传统的风力机叶片一般是采用尖尾缘结构，除了工艺造成的尾缘厚度外，基本没有采用钝尾缘结构。为了改善叶片的结构强度，现有的解决方法是：在叶片根部采用大厚度的翼型（相对厚度大于40%，甚至达到60%以上），与法兰连接的部位制成圆柱形，但厚翼型升力系数较小，且阻力系数比薄翼型大很多，气动特性较差；另一种方法是改善叶片材料，采用高强度的碳纤维复合材料代替玻璃纤维复合材料，但碳纤维复合材料叶片的成本非常高，不利于商业化生产；另外还有通过增加叶片的铺层厚度来提高结构强度的，但这也会使叶片重量增加，成本增加。 
发明内容
针对现有技术的缺点和不足，通过风力机叶片尾缘的改进，使叶片转矩增加、叶片轴向力减小、叶片叶根强度和刚度增加、叶片抗疲劳载荷的能力提高、叶片重量减轻、叶片成本降低和前缘粗糙敏感性降低。 
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是： 
一种钝尾缘风力机叶片，其特征在于，所述风力机叶片的叶根区域和中段区域的翼型尾缘是钝尾缘，即叶根区域和中段区域的翼型为钝尾缘翼型，在钝尾缘叶段的叶片表面设置涡流发生器，在钝尾缘叶段的钝尾部位设置减阻附件。
由于风力机叶片的叶根区域和中段区域多采用大厚度翼型，采用钝尾缘翼型后，加大了翼型尾缘的厚度，增加了翼型包围的面积，避免了应力集中而产生疲劳裂纹；涡流发生器能够卷起流向涡，将主流区的能量注入边界层从而有效抑制边界层分离；减阻附件能够破碎钝尾缘叶段的钝尾部位产生的尾涡。 
优选的，所述翼型尾缘的厚度大于1.5%翼型弦长。 
优选的，所述钝尾缘叶段的叶片表面为叶片吸力面或叶片压力面。 
优选的，所述涡流发生器为三角形、四边形、梯形、或小翼形。 
优选的，所述涡流发生器位于距离叶片前缘10%~30%翼型弦长处。 
优选的，所述涡流发生器为对称分布、或同向分布。 
优选的，所述减阻附件为V型、M型、或平板型。 
与传统的风力机叶片相比，本实用新型的钝尾缘风力机叶片具有以下优点：本实用新型的钝尾缘风力机叶片，具有增加叶片转矩、减小叶片轴向推力、增加叶根强度和刚度、提高叶片抗疲劳载荷的能力、减轻叶片重量、降低叶片成本和降低前缘粗糙敏感性等优点。 
附图说明
图1为风力机组正视图。 
图2为叶片正视图。 
图3为叶片A-A剖视旋转图。 
图4为涡流发生器401形式之一：三角形。 
图5为减阻附件402形式之一：V型。 
具体实施方式
以下结合附图来进行说明。 
如图1所示，风力机组由塔架1，机舱2，轮毂3和多个叶片4组成，叶片4安装在轮毂3上。当气流吹向风力机叶片4时，气流作用在叶片4上，将气流的一部分动能转化为推动叶片4旋转的力矩，使叶片4带动轮毂3绕机舱2的水平中心轴旋转，把风能转化为机械能，再通过机舱2中的发电机将机械能转化为电能输出。风流经叶片4时，从叶片前缘流入，然后流经涡流发生器401向尾缘发展，最后经过减阻附件402，流出叶片。 
图2示出了本实用新型的带有涡流发生器和减阻附件的钝尾缘风力机叶片，图3示出了该叶片的翼型剖视图。风力机叶片4的叶根区域和中段区域的翼型为钝尾缘翼型，在钝尾缘叶段的叶片表面设置涡流发生器401，在钝尾缘叶段的钝尾部位设置减阻附件402。涡流发生器401可以设置在叶片吸力面，也可以设置在叶片压力面，且涡流发生器401位于距离叶片前缘10%~30%翼型弦长处，其形状可以采取多种形式，比如可以是三角形、四边形、梯形、或小翼形。减阻附件402也可以采取多种形状，比如可以是V型、M型、或平板型的。由于风力机叶片的叶根区域和中段区域多采用大厚度翼型，采用钝尾缘翼型后，加大了翼型尾缘的厚度，增加了翼型包围的面积，避免了应力集中而产生疲劳裂纹；涡流发生器401能够卷起流向涡，将主流区的能量注入边界层从而有效抑制边界层分离；减阻附件402能够破碎钝尾缘叶段的钝尾部位产生的尾涡。 
图4示出了一种三角形的涡流发生器，图5示出了一种V型减阻附件。 
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种钝尾缘风力机叶片，其特征在于，所述风力机叶片的叶根区域和中段区域的翼型尾缘是钝尾缘，即叶根区域和中段区域的翼型为钝尾缘翼型，在钝尾缘叶段的叶片表面设置涡流发生器，在钝尾缘叶段的钝尾部位设置减阻附件。
2.根据权利要求1所述的钝尾缘风力机叶片，其特征在于，所述翼型尾缘的厚度大于1.5%翼型弦长。
3.根据权利要求1所述的钝尾缘风力机叶片，其特征在于，所述钝尾缘叶段的叶片表面为叶片吸力面或叶片压力面。
4.根据权利要求1至3任一项所述的钝尾缘风力机叶片，其特征在于，所述涡流发生器为三角形、四边形、梯形、或小翼形。
5.根据权利要求1至3任一项所述的钝尾缘风力机叶片，其特征在于，所述涡流发生器位于距离叶片前缘10%~30%翼型弦长处。
6.根据权利要求1至3任一项所述的钝尾缘风力机叶片，其特征在于，所述涡流发生器为对称分布、或同向分布。
7.根据权利要求1至3任一项所述的钝尾缘风力机叶片，其特征在于，所述减阻附件的形状为V型、M型、或平板型。
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