CN217300761U - 一种带仿生气动弹片的风力机翼型结构 - Google Patents

一种带仿生气动弹片的风力机翼型结构 Download PDF

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胡佳密
叶学民
李春曦
吴英明
郑楠
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Abstract

本发明公开了一种带仿生气动弹片的风力机翼型结构，所述的带仿生气动弹片的风力机翼型结构包括基本翼型NACA0018主体1和仿生气动弹片4。所述的仿生气动弹片位于翼型的吸力面2，所述的仿生气动弹片布置在基础翼型50％～70％翼型弦长之间。所述的仿生气动弹片与翼型轮廓线之间的夹角为22°～45°，所述的仿生气动弹片可随安装角度的增大顺势延伸，所述的仿生气动弹片在弦线方向的投影长度为叶片当地弦长的10％～13％。本发明可有效控制翼型表面的流动分离，能够显著改善普通直线型气动弹片在小攻角范围内对翼型吸力面流体附壁的破坏；此外，该结构可控制在大攻角时发生的严重边界层分离，从而提升翼型升力系数，降低阻力系数，提高翼型的气动性能。

Description

一种带仿生气动弹片的风力机翼型结构
技术领域
本发明涉及风力发电的技术领域，具体地说，特别是一种带有仿生气动弹片的风力机叶片翼型结构的改型设计。
背景技术
风能作为具有发电成本稳定和分布广泛等特点的可再生资源日益受到重视。风力机叶片是将风能转换为电能的重要部件，而叶片翼型是保证风力机良好动态性能的关键因素，翼型气动性能直接影响风力机性能，进而影响风力机风能利用率。
据调查统计，失速是翼型效率降低的主要因素，而失速的主要原因是叶片在较大攻角位置时的流动分离。故学者们提出用气动弹片改善在大攻角时的流动分离，以延缓分离涡的脱落，从而延缓流动分离的发生。气动弹片是在基础表面上延伸出一个附加表面，在攻角大于18°时，基础翼型吸力面的来流发生流动分离，此时气动弹片弹起，使来流沿着翼型的附属表面继续流动，从而有效控制流动分离，延缓失速的发生。但普通直线型气动弹片在小攻角范围内会严重破坏翼型上表面流体贴壁运动，从而恶化翼型在小攻角范围内的气动特性。故设计一种在小攻角范围内及大攻角时均具有良好适应性的气动弹片、并应用于风力机翼型具有重要的实际应用价值。
发明内容
基于上述分析和实际需求，本申请旨在提供一种带仿生气动弹片的风力机翼型结构，所述的带仿生气动弹片的风力机翼型结构可有效控制翼型表面的流动分离，能够显著改善普通直线型气动弹片在小攻角范围内破坏翼型吸力面流体附壁的现象；此外，该结构可控制在大攻角时发生的严重边界层分离，从而提升翼型升力系数，降低阻力系数，提高翼型的气动性能。
本申请的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本申请提供了一种带仿生气动弹片的风力机翼型结构，所述的带仿生气动弹片的风力机翼型结构包括基础翼型主体，其特征在于在翼型吸力面侧设置有仿生气动弹片。
进一步，所述的仿生气动弹片布置在基础翼型50％～70％弦长之间。
进一步，所述的仿生气动弹片与翼型轮廓线之间的夹角为22°～45°。
进一步，所述的仿生气动弹片随安装角度的增大可顺势延伸。
进一步，所述的仿生气动弹片在弦线方向的投影长度为翼型弦长的 10％～13％。
进一步，所述的仿生气动弹片通过图像处理，获取典型鲸鱼尾鳍的轮廓线，具体的鲸鱼尾鳍轮廓参数如图4所示，对得到的原始曲线用贝塞尔曲线进行光顺处理，再按照一定比例进行缩放从而得到基于仿生学的气动弹片结构，所述的仿生气动弹片可有效控制翼型表面的流动分离，能够显著改善普通直线型气动弹片在小攻角范围内破坏翼型吸力面流体附壁的现象；此外，该结构可控制在大攻角时发生的严重边界层分离，从而提升翼型升力系数，降低阻力系数，提高翼型的气动性能。
与现有技术相比，本申请可实现如下有益效果：
(a)通过仿鲸鱼尾鳍轮廓的气动弹片控制翼型大攻角时严重的流动分离，提高翼型升力系数，降低阻力系数，改善翼型的气动特性；
(b)通过仿鲸鱼尾鳍轮廓的气动弹片改善普通直线型气动弹片在小攻角范围内对翼型上表面流体附壁的破坏，改善气动性能，降低气动噪声；
(c)结构简单、制作成本低，可实施性强。
附图说明
图1为本发明带仿生气动弹片风力机翼型结构示意图；
图2为本发明带仿生气动弹片风力机翼型结构的安装实施例示意图；
图3为本发明仿生气动弹片结构示意图；
图4为鲸鱼尾鳍轮廓坐标数据。
附图标记：
1-基础翼型主体；2-翼型吸力面；3-翼型压力面；4-仿鲸鱼尾鳍轮廓气动弹片结构；L-仿生气动弹片的弦线投影长度，mm；θ-仿生气动弹片与翼型轮廓线之间的夹角，°。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明设计了如图1所示的一种带仿生气动弹片的翼型结构，所述的带有仿生气动弹片的风力机翼型结构主体为NACA0018基础翼型，并在翼型吸力面安装有仿鲸鱼尾鳍轮廓的气动弹片，如图2所示，所述的仿生气动弹片安装在基础翼型50％～70％弦长之间，所述的仿生气动弹片形状通过对鲸鱼尾鳍图片进行图像处理获取鲸鱼尾鳍外部轮廓数据，所述的仿生气动弹片与基础翼型轮廓线的夹角为22°～45°，所述的仿生气动弹片随角度的增大可顺势延伸，所述的仿生气动弹片在弦线方向的投影长度为翼型弦长的10％～13％。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施案例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种带仿生气动弹片的风力机翼型结构，该结构基于基础风力机翼型NACA0018，其特征是，在基础翼型主体(1)的吸力面(2)布置有仿生气动弹片(4)，所述的仿生气动弹片按照鲸鱼尾鳍轮廓线形状成比例缩放得到。
2.根据权利要求1所述的带仿生气动弹片的风力机翼型结构，其特征在于，所述的仿生气动弹片(4)位于50％～70％基础翼型弦长区间。
3.根据权利要求2所述的带仿生气动弹片的风力机翼型结构，其特征在于，所述的仿生气动弹片(4)与基础翼型轮廓线之间的夹角为22°～45°。
4.根据权利要求3所述的带仿生气动弹片的风力机翼型结构，其特征在于，所述的仿生气动弹片随安装角度的增大可沿曲线顺势延伸。
5.根据权利要求1～4任一项所述的带仿生气动弹片的风力机翼型结构，其特征在于，所述的仿生气动弹片在翼型弦长方向的投影长度为翼型弦长的10％～13％。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114198249A (zh) * 2021-12-10 2022-03-18 华北电力大学（保定） 一种带仿生气动弹片的风力机翼型结构

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