CN210317591U - 一种风力机叶片增功结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力机叶片增功结构，相比于现有通过延迟失速或者流动分离的气动附件，本实用新型的风力机叶片增功结构，通过在风力机叶片的钝尾缘处设置空气动力学元件，使得流动更贴合翼型表面来降低涡的强度，从而降低了翼型阻力；同时，增加该结构后的翼型尾流被吸附在燕尾式尾缘上下表面区域内，明显减小了翼型的脱流尾迹，使尾流更加稳定，从而降低了翼型阻力，继而达到了增加风力机叶片出功，降低风力机叶片载荷的目的。

Description

一种风力机叶片增功结构

技术领域

本实用新型属于风力机叶片领域，涉及一种改善风力机叶片气动性能的空气动力学结构，具体涉及一种风力机叶片增功结构。

背景技术

为迎接风力发电竞价上网时代的到来，针对现有并网发电的风力发电机组进行增功提效是非常具有现实意义的。同时，由于风力发电机组实际运行环境条件与设计条件存在差异，使得实际运行的风力发电机组容易出现功率不达标的问题，因此，通过增加风力机叶片增功装置，可改变现有叶片外形及叶片表面流动分布情况，达到提到风风力发电机组发电量的目标。

目前，风力发电机组风力机叶片的增功结构主要包括主动型和被动型。主动型增功方式包括叶片后缘襟翼主动控制、等离子体激励等方式。被动型增功方式包括叶片表面采用气动附件，如涡流发生器，扰流板等。

主动型增功方式由于需要增加额外的触发条件，对于风机及叶片的系统可靠性要求更高；而目前随着叶片尺度越来越大，为更高程度提高叶片结构性能，通常很多叶片都会采用钝尾缘翼型。对于这类钝尾缘叶片，在靠近叶根地方采用传统的被动型增功方式对于叶片性能的改善进而对于叶片增功提效效果比较有限。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺点和不足，本实用新型旨在提供一种风力机叶片增功结构，通过在现有挂机运行的风力机叶片上，例如在钝尾缘大叶片上，布置本实用新型的风力机叶片增功结构，改变叶片翼型尾缘部分的外形及叶片表面流动分布情况，从而有效降低翼型的阻力，提高升阻比，明显改善了风力机叶片的气动性能，达到增加叶片出功，降低叶片载荷的目的。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种风力机叶片增功结构，包括风力机叶片和空气动力学元件，所述风力机叶片的至少部分尾缘形成为具有厚度的钝尾缘，其特征在于，

所述空气动力学元件至少包括一条形板状部件，所述条形板状部件的长度大于其宽度，且所述条形板状部件沿其宽度方向的内侧面固定连接在所述钝尾缘的表面上，所述条形板状部件沿其宽度方向的外侧面形成为自由端，所述条形板状部件的长度不大于其所在钝尾缘沿叶片展向延伸的长度，使得所述风力机叶片的钝尾缘形成为燕尾式尾缘。

优选地，所述条形板状部件的数量为一个，其横截面呈楔形，且所述条形板状部件的内侧面厚度与所述钝尾缘的厚度相同，且其上表面与所述风力机叶片的吸力面具有一致的空气动力学形状；或，所述条形板状部件的数量为两个，其横截面均呈楔形，上条形板状部件布置在所述钝尾缘的上边缘处，下条形板状部件布置在所述钝尾缘的下边缘处，所述上条形板状部件的宽度大于所述下条形板状部件的宽度，所述上条形板状部件的上表面与所述风力机叶片的吸力面具有一致的空气动力学形状。

优选地，所述条形板状部件整体呈平板状，所述条形板状部件通过其宽度方向的内侧面垂直连接在所述钝尾缘的表面上。

进一步地，所述条形板状部件的数量为一个，所述条形板状部件靠近所述钝尾缘的上边缘布置、或靠近所述钝尾缘的下边缘布置、或位于所述钝尾缘的上边缘与下边缘之间；或，所述条形板状部件的数量为两个，其中一个布置在所述钝尾缘的上边缘处，另一个布置在所述钝尾缘的下边缘处，且两个所述条形板状部件平行并具有间距地布置；或，所述条形板状部件的数量为两个，两个所述条形板状部件均位于所述钝尾缘的上边缘与下边缘之间，且两个所述条形板状部件平行并具有间距地布置。

优选地，所述条形板状部件的数量为一个，布置在所述钝尾缘的上边缘处，其上表面与所述风力机叶片的吸力面具有一致的空气动力学形状；或，所述条形板状部件的数量为一个，布置在所述钝尾缘的下边缘处，其下表面与所述风力机叶片的压力面具有一致的空气动力学形状。

优选地，所述钝尾缘通过在风力机叶片的尖尾缘处设置型面变更部件而形成，所述型面变更部件的上表面贴附在风力机叶片的压力面上，下表面具有空气动力学外形，具有厚度的尾部形成为钝尾缘。

优选地，所述空气动力学元件采用结构胶粘贴在所述钝尾缘的表面上，使得所述风力机叶片的钝尾缘形成为燕尾式尾缘。

优选地，所述空气动力学元件采用玻璃钢复合材料吸注成型或手糊成型，或采用改性工程塑料压模或注塑而成，或采用机械加工成型。

优选地，所述空气动力学元件与所述钝尾缘在叶片模具中一体形成，使得所述风力机叶片的钝尾缘形成为燕尾式尾缘。

进一步地，所述空气动力学元件中铺设有填充材料，所述填充材料为随形芯材或玻纤布。

相比于现有通过延迟失速或者流动分离的气动附件，本实用新型的风力机叶片增功结构，通过在风力机叶片的钝尾缘处设置空气动力学元件，使得流动更贴合翼型表面来降低涡的强度，从而降低了翼型阻力；同时，增加该装置后的翼型尾流被吸附在燕尾上下表面区域内，明显减小了翼型的脱流尾迹，使尾流更加稳定，从而降低了翼型阻力，继而达到了增加风力机叶片出功，降低风力机叶片载荷的目的。

附图说明

图1为设有风力机叶片增功结构的风力机叶片示意图；

图2为风力机叶片增功结构中空气动力学元件的一个实施例的示意图；

图3为风力机叶片增功结构中空气动力学元件的又一实施例的示意图；

图4为风力机叶片增功结构中空气动力学元件的又一实施例的示意图，其中，(A)为条形板状部件布置在钝尾缘的下边缘处且其下表面与风力机叶片的压力面具有一致的空气动力学形状的示意图，(B)为条形板状部件位于钝尾缘的上边缘与下边缘之间的示意图，(C)为一个条形板状部件布置在钝尾缘的上边缘处，另一个布置在钝尾缘的下边缘处的示意图，(D)为两个条形板状部件均位于钝尾缘的上边缘与下边缘之间的示意图；

图5为空气动力学元件设置在钝尾缘风力机叶片上的示意图；

图6为空气动力学元件通过一体成型的方式设置在钝尾缘风力机叶片上的示意图；

图7为空气动力学元件设置在尖尾缘风力机叶片上的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型的风力机叶片增功结构，包括风力机叶片100和空气动力学元件200，风力机叶片100叶根部分的尾缘形成为具有厚度的钝尾缘，并在风力机叶片100叶根部分的钝尾缘上设置有至少一个空气动力学元件200，空气动力学元件200至少包括一条形板状部件，条形板状部件的长度大于其宽度，且条形板状部件沿其宽度方向的内侧面固定连接在钝尾缘的表面上，条形板状部件沿其宽度方向的外侧面形成为自由端，条形板状部件的长度不大于其所在钝尾缘沿叶片展向延伸的长度，使得风力机叶片100的钝尾缘形成为燕尾式尾缘。

如图2所示，作为一个实施例，本实用新型中的空气动力学元件200，其中的条形板状部件201的数量为一个，其横截面呈楔形，且条形板状部件201的内侧面厚度与钝尾缘的厚度相同，且其上表面与风力机叶片的吸力面具有一致的空气动力学形状。

如图3所示，作为另一个实施例，本实用新型中的空气动力学元件200，其中的条形板状部件201的数量为两个，其横截面均呈楔形，上条形板状部件布置在钝尾缘的上边缘处，下条形板状部件布置在钝尾缘的下边缘处，上条形板状部件的宽度大于下条形板状部件的宽度，上条形板状部件的上表面与风力机叶片的吸力面具有一致的空气动力学形状。

如图4所示，作为另外的实施例，本实用新型中的空气动力学元件200，其中的条形板状部件201整体呈平板状，条形板状部件201通过其宽度方向的内侧面垂直连接在钝尾缘的表面上。条形板状部件201的数量可以为一个，条形板状部件201靠近钝尾缘的上边缘布置、或靠近钝尾缘的下边缘布置、或位于钝尾缘的上边缘与下边缘之间(如图4中(B)图所示)、或布置在钝尾缘的上边缘处且其上表面与风力机叶片的吸力面具有一致的空气动力学形状、或布置在钝尾缘的下边缘处且其下表面与风力机叶片的压力面具有一致的空气动力学形状(如图4中(A)图所示)。条形板状部件201的数量也可以为两个，两个条形板状部件201均位于钝尾缘的上边缘与下边缘之间且两个条形板状部件201平行并具有间距地布置(如图4中(D)图所示)，或者一个布置在钝尾缘的上边缘处，另一个布置在钝尾缘的下边缘处，且两个条形板状部件201平行并具有间距地布置(如图4中(C)图所示)。

如图5所示，对于风场现役或已生产制造完成的钝尾缘风力机叶片100，空气动力学元件200的提前预制的条形板状部件，可采用结构胶直接粘贴在钝尾缘的表面上，也可通过其他连接方式固定在钝尾缘的表面上，形成带有燕尾式尾缘的风力机叶片，达到增功效果。

如图6所示，空气动力学元件200也可在制作叶片模具时，将尾缘部分的造型实现在叶片模具中，燕尾尾缘区域的空气动力学元件200实现在叶片模具压力面101中，叶片模具吸力面102与传统的叶片模具相同。在制作叶片的过程中，可在燕尾尾缘区域铺设如随形芯材，或者铺设如玻纤布等填充材料，实现带有燕尾式尾缘的风力机叶片的制作。

如图7所示，对于尖尾缘的风力机叶片100，首先在靠近叶根处的尖尾缘设置型面变更部件300以形成钝尾缘，型面变更部件300的上表面贴附在风力机叶片100的压力面上，下表面具有空气动力学外形，具有厚度的尾部形成为钝尾缘。之后在钝尾缘上设置空气动力学元件200，形成带有燕尾式尾缘的风力机叶片，达到增功效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内。

Claims (13)

1.一种风力机叶片增功结构，包括风力机叶片和空气动力学元件，所述风力机叶片的至少部分尾缘形成为具有厚度的钝尾缘，其特征在于，

所述空气动力学元件至少包括一条形板状部件，所述条形板状部件的长度大于其宽度，且所述条形板状部件沿其宽度方向的内侧面固定连接在所述钝尾缘的表面上，所述条形板状部件沿其宽度方向的外侧面形成为自由端，所述条形板状部件的长度不大于其所在钝尾缘沿叶片展向延伸的长度，使得所述风力机叶片的钝尾缘形成为燕尾式尾缘。

2.根据权利要求1所述的风力机叶片增功结构，其特征在于，所述条形板状部件的数量为一个，其横截面呈楔形，且所述条形板状部件的内侧面厚度与所述钝尾缘的厚度相同，且其上表面与所述风力机叶片的吸力面具有一致的空气动力学形状；

或，

所述条形板状部件的数量为两个，其横截面均呈楔形，上条形板状部件布置在所述钝尾缘的上边缘处，下条形板状部件布置在所述钝尾缘的下边缘处，所述上条形板状部件的宽度大于所述下条形板状部件的宽度，所述上条形板状部件的上表面与所述风力机叶片的吸力面具有一致的空气动力学形状。

3.根据权利要求1所述的风力机叶片增功结构，其特征在于，所述条形板状部件整体呈平板状，所述条形板状部件通过其宽度方向的内侧面垂直连接在所述钝尾缘的表面上。

4.根据权利要求3所述的风力机叶片增功结构，其特征在于，所述条形板状部件的数量为一个，所述条形板状部件靠近所述钝尾缘的上边缘布置、或靠近所述钝尾缘的下边缘布置、或位于所述钝尾缘的上边缘与下边缘之间。

5.根据权利要求3所述的风力机叶片增功结构，其特征在于，所述条形板状部件的数量为两个，其中一个布置在所述钝尾缘的上边缘处，另一个布置在所述钝尾缘的下边缘处，且两个所述条形板状部件平行并具有间距地布置。

6.根据权利要求3所述的风力机叶片增功结构，其特征在于，所述条形板状部件的数量为两个，两个所述条形板状部件均位于所述钝尾缘的上边缘与下边缘之间，且两个所述条形板状部件平行并具有间距地布置。

7.根据权利要求1所述的风力机叶片增功结构，其特征在于，所述条形板状部件的数量为一个，布置在所述钝尾缘的上边缘处，其上表面与所述风力机叶片的吸力面具有一致的空气动力学形状。

8.根据权利要求1所述的风力机叶片增功结构，其特征在于，所述条形板状部件的数量为一个，布置在所述钝尾缘的下边缘处，其下表面与所述风力机叶片的压力面具有一致的空气动力学形状。

9.根据权利要求1所述的风力机叶片增功结构，其特征在于，所述钝尾缘通过在风力机叶片的尖尾缘处设置型面变更部件而形成，所述型面变更部件的上表面贴附在风力机叶片的压力面上，下表面具有空气动力学外形，具有厚度的尾部形成为钝尾缘。

10.根据权利要求1至9任一项所述的风力机叶片增功结构，其特征在于，所述空气动力学元件采用结构胶粘贴在所述钝尾缘的表面上。

11.根据权利要求1至9任一项所述的风力机叶片增功结构，其特征在于，所述空气动力学元件采用玻璃钢复合材料吸注成型或手糊成型，或采用改性工程塑料压模或注塑而成，或采用机械加工成型。

12.根据权利要求1至9任一项所述的风力机叶片增功结构，其特征在于，所述空气动力学元件与所述钝尾缘在叶片模具中一体形成。

13.根据权利要求12所述的风力机叶片增功结构，其特征在于，所述空气动力学元件中铺设有填充材料，所述填充材料为随形芯材或玻纤布。

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