CN204627875U - 双翼风机叶片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种风机叶片，具体的说是一种双翼风机叶片，属于风力叶片技术领域。其包括依次连接成一体的叶片圆柱段、双翼型叶片过渡段和叶片气动段，双翼型叶片过渡段包括上下对称设置的吸力面薄翼型段和压力面薄翼型段，吸力面薄翼型段和压力面薄翼型段外圈通过第一薄翼过渡段连接叶片气动段，吸力面薄翼型段和压力面薄翼型段的内端通过第二薄翼过渡段连接叶片圆柱段。本实用新型在气动方面，双翼风机叶片具有更高的升阻比，且失速特性更为缓和，在其他条件相同的情况下，相比于传统叶片，该叶片将提供更高的发电量。在结构方面，双翼外形的间距可以提高叶片过渡段的叶片刚度，从而实现降低叶片重量及成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种风机叶片，具体的说是一种双翼风机叶片，属于风力叶片技术领域。
背景技术
风机叶片是风能技术进步的关键核心风力机部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。而更长的叶片也可以配合大功率风机工作，时下这种趋势越来越明显。随着叶片尺寸增大，叶片载荷剧增，为了抵抗剧增的载荷，叶片过渡段的设计需要考虑足够的强度和刚度，同时需要平衡气动性能降低这一矛盾点。纵观风机叶片的发展历程，从最开始的手糊工艺到现在的真空灌注成型，由合模技术到叶片一体化灌注成型，由无扭角外形到带有扭角预弯的外形，这些都保留了传统叶片的基本特质。传统的叶片，叶片根部存在0.5m~1.5m的圆柱段；圆柱段结束端至叶片最大弦长附近处通常采用大厚度翼型过渡，主要为过渡段；由最大弦长附近至叶尖处采用相对厚度较小的翼型，主要为气动段。随着叶片长度的不断增加，过渡段翼型的相对厚度也会随之增加，目前已经达到45%。如果叶片长度再增加，过渡段则需要一个更好的形式来平衡气动、载荷和结构，同时需要考虑到叶片的成本和重量。
传统叶片的过渡段设计已经暴露出巨大的安全隐患，过渡段区域的剥离断裂破坏、疲劳失效、贝塞尔效应引起的扭转变形和层间撕裂等都已经成为传统大叶片损伤的根本原因。欧洲的EWTTPD项目中，NREL进行了叶片的单轴和双轴的全尺寸疲劳测试，在两个区域观察到了损伤，其中一处损伤就发生在过渡段的尾缘区域。传统叶片的过渡段作为气动和结构设计的矛盾点，一直没有一套可行的设计方法从本质上解决气动、结构和载荷的矛盾，站在结构设计人员的角度希望将过渡段设计为工字梁的形式，从而提高过渡段的强度和刚度特性；站在气动设计人员的角度希望将过渡段设计为薄翼型的形式，从而提高叶片发电量和气动特性。因此本发明提出一种叶片过渡段的全新设计形式。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种双翼风机叶片，解决大叶片过渡段相对厚度过大而产生的制造缺陷，解决气动和结构矛盾点，能够在增加发电量的同时保证叶片足够的强度和刚度。
按照本实用新型提供的技术方案，双翼风机叶片包括依次连接成一体的叶片圆柱段、双翼型叶片过渡段和叶片气动段，其特征是：双翼型叶片过渡段包括上下对称设置的吸力面薄翼型段和压力面薄翼型段，吸力面薄翼型段和压力面薄翼型段外圈通过第一薄翼过渡段连接叶片气动段，吸力面薄翼型段和压力面薄翼型段的内端通过第二薄翼过渡段连接叶片圆柱段。
进一步的，叶片圆柱段为圆柱形。
进一步的，述吸力面薄翼型段和压力面薄翼型段相对厚度分布为10%~25%。
进一步的，在双翼型叶片过渡段同一展向截面位置，所述吸力面薄翼型段和压力面薄翼型段的弦长C相同。
进一步的，在双翼型叶片过渡段的同一展向位置处，所述吸力面薄翼型段和压力面薄翼型段相对于叶片中轴线有垂直方向的偏移A，偏移A不大于吸力面薄翼型段和压力面薄翼型段的弦长C。
进一步的，在双翼型叶片过渡段的同一展向截面位置处，所述吸力面薄翼型段的尾缘点和压力面薄翼型段的尾缘点的距离为H，叶片长度为L，H≤0.02L。
进一步的，在双翼型叶片过渡段同一展向截面位置，所述吸力面薄翼型段的尾缘点与叶片中轴线所在水平面的垂直距离为I，吸力面薄翼型段和压力面薄翼型段的弦长C，I≤C。
进一步的，双翼型叶片过渡段沿着叶片展向的长度为R，叶片长度为L，R≤0.25L。
进一步的，第一薄翼过渡段和第二薄翼过渡段沿叶片展向长度为T，叶片长度为L，T≤0.1L。
本实用新型与已有技术相比具有以下优点：
本发明相比传统风机叶片在设计方面规避传统叶片过渡段厚翼型引出的制造缺陷，解决气动和结构矛盾点。在气动方面，双翼风机叶片具有更高的升阻比，且失速特性更为缓和，在其他条件相同的情况下，相比于传统叶片，该叶片将提供更高的发电量。在结构方面，双翼外形的间距可以提高叶片过渡段的叶片刚度，从而实现降低叶片重量及成本。
附图说明
图1为本实用新型主视图。
图2为双翼型叶片过渡段截面图。
附图标记说明：1-叶片圆柱段、2-双翼型叶片过渡段、3-叶片气动段、4-吸力面薄翼型段、5-压力面薄翼型段、6-第一薄翼过渡段、7-第二薄翼过渡段。
具体实施方式
下面本实用新型将结合附图中的实施例作进一步描述：
如图1~2所示，本实用新型主要包括依次连接成一体的叶片圆柱段1、双翼型叶片过渡段2和叶片气动段3，叶片圆柱段1为圆柱形，叶片圆柱段1作为叶根连接区域具有良好的结构强度和刚度。叶片气动段3是影响叶片气动特性的区域。双翼型叶片过渡段2不仅需要保证一定的发电量，还要确保结构高强度和刚度连续，也是叶片总重和成本约束的关键区域。
双翼型叶片过渡段2包括上下对称设置的吸力面薄翼型段4和压力面薄翼型段5，吸力面薄翼型段4和压力面薄翼型段5外圈通过第一薄翼过渡段6连接叶片气动段3，吸力面薄翼型段4和压力面薄翼型段5的内端通过第二薄翼过渡段7连接叶片圆柱段1。
所述吸力面薄翼型段4和压力面薄翼型段5相对厚度分布为10%~25%，在双翼型叶片过渡段2同一展向截面位置，吸力面薄翼型段4和压力面薄翼型段5的弦长C相同。
在双翼型叶片过渡段2的同一展向位置处，所述吸力面薄翼型段4和压力面薄翼型段5相对于叶片中轴线有垂直方向的偏移A，偏移A不大于吸力面薄翼型段4和压力面薄翼型段5的弦长C。
在双翼型叶片过渡段2的同一展向截面位置处，所述吸力面薄翼型段4的尾缘点和压力面薄翼型段5的尾缘点的距离为H，叶片长度为L，H≤0.02L。
在双翼型叶片过渡段2同一展向截面位置，所述吸力面薄翼型段4的尾缘点与叶片中轴线所在水平面的垂直距离为I，吸力面薄翼型段4和压力面薄翼型段5的弦长C，I≤C。
所述双翼型叶片过渡段2沿着叶片展向的长度为R，叶片长度为L，R≤0.25L。
所述第一薄翼过渡段6和第二薄翼过渡段7沿叶片展向长度为T，叶片长度为L ，T≤0.1L。
本发明相比传统风机叶片在设计方面规避传统叶片过渡段厚翼型引出的制造缺陷，解决气动和结构矛盾点。在气动方面，双翼风机叶片具有更高的升阻比，且失速特性更为缓和，在其他条件相同的情况下，相比于传统叶片，该叶片将提供更高的发电量。在结构方面，双翼外形的间距可以提高叶片过渡段的叶片刚度，从而实现降低叶片重量及成本。
Claims (9)
1.一种双翼风机叶片，包括依次连接成一体的叶片圆柱段（1）、双翼型叶片过渡段（2）和叶片气动段（3），其特征是：双翼型叶片过渡段（2）包括上下对称设置的吸力面薄翼型段（4）和压力面薄翼型段（5），吸力面薄翼型段（4）和压力面薄翼型段（5）外圈通过第一薄翼过渡段（6）连接叶片气动段（3），吸力面薄翼型段（4）和压力面薄翼型段（5）的内端通过第二薄翼过渡段（7）连接叶片圆柱段（1）。
2.如权利要求1所述的双翼风机叶片，其特征是：所述叶片圆柱段（1）为圆柱形。
3.如权利要求1所述的双翼风机叶片，其特征是：所述吸力面薄翼型段（4）和压力面薄翼型段（5）相对厚度分布为10%~25%。
4.如权利要求1所述的双翼风机叶片，其特征是：在双翼型叶片过渡段（2）同一展向截面位置，所述吸力面薄翼型段（4）和压力面薄翼型段（5）的弦长C相同。
5.如权利要求1所述的双翼风机叶片，其特征是：在双翼型叶片过渡段（2）的同一展向位置处，所述吸力面薄翼型段（4）和压力面薄翼型段（5）相对于叶片中轴线有垂直方向的偏移A，偏移A不大于吸力面薄翼型段（4）和压力面薄翼型段（5）的弦长C。
6.如权利要求1所述的双翼风机叶片，其特征是：在双翼型叶片过渡段（2）的同一展向截面位置处，所述吸力面薄翼型段（4）的尾缘点和压力面薄翼型段（5）的尾缘点的距离为H，叶片长度为L，H≤0.02L。
7.如权利要求1所述的双翼风机叶片，其特征是：在双翼型叶片过渡段（2）同一展向截面位置，所述吸力面薄翼型段（4）的尾缘点与叶片中轴线所在水平面的垂直距离为I，吸力面薄翼型段（4）和压力面薄翼型段（5）的弦长C，I≤C。
8.如权利要求1所述的双翼风机叶片，其特征是：所述双翼型叶片过渡段（2）沿着叶片展向的长度为R，叶片长度为L，R≤0.25L。
9.如权利要求1所述的双翼风机叶片，其特征是：所述第一薄翼过渡段（6）和第二薄翼过渡段（7）沿叶片展向长度为T，叶片长度为L，T≤0.1L。
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| CN104653412A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-05-27 | 无锡风电设计研究院有限公司 | 双翼风机叶片 |
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2015
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