[发明专利]具有细长叶片的风力涡轮机

说明书

风力涡轮机包括转子，该转子有翼形部分，该翼形部分具有在升 力变化和平均升力之间的减小比例。

引言&定义

风力涡轮机可以是水平轴线风力涡轮机或垂直轴线风力涡轮机， 包括转子，该转子具有转子叶片，其中，N表示转子叶片的数目，R 表示叶片半径。由于旋转，叶片尖端在半径R处获得叶尖速度v_叶尖， 该叶尖速度v_叶尖等于转子转速ω和转子半径R的乘积：v_叶尖＝ωR。未 干扰风速V是当风力涡轮机没有干扰流动时在转子轴线位置处的风 速。在v_叶尖和V之间的比例是叶尖速度比λ＝ωR/V。翼形部分是气动 优化型面，它在前缘处为圆的，在后缘处尖锐或进行切除。翼形部分 的一侧是上侧或吸力侧，另一侧是底侧或压力侧。

经过在翼形部分内与底侧和上侧都接触的圆的圆心的曲线称为上 弯线(camber line)。在前缘处，该线与翼形部分的轮廓连续。连接上 弯线的最前侧部分和最后侧部分的线部分是弦c或在半径位置r处的 局部弦c_r。转子叶片可以有在相同半径位置处的多个翼形部分。在这 种情况下，翼形部分的弦的总和将认为是局部弦c_r。

翼形部分的前缘位于0％弦处(0％c)，后缘位于100％c处。在 上弯线和弦之间的最大距离是曲度。在翼形部分的最大圆的直径和弦 之间的比例是翼形部分的厚度t。翼形部分的后部部分的柔性或可位 置控制部分(它可以相对于前缘运动超过2.5％)并不是弦的一部分。 翼形部分的升力L＝1/2ρU²c₁c和阻力D＝1/2ρU²c₁c与线c成比例，并 分别与升力系数c₁和阻力系数c_d成比例。

弦从等式C＝M中得出。这里，M是无量纲动量损失。C是弦数， 该弦数对于水平轴线涡轮机是Nrc_rc₁λ²/(2πR²)，对于垂直轴线涡轮机 是Nrc_rc₁λ²/R²。该数规定了参数N、c_r、c₁、r、R和λ应当怎样选择， 以便在流动中实现特定无量纲动量损失。接近旋转轴线时，弦数并不 提供良好值，因此该数主要在开始于0.3R-0.6R和终止于0.9R-1.0R 的范围内使用。水平轴线风力涡轮机的实例是M＝3/4。当设计人员选 择R＝50m、λ＝8、N＝3和c₁＝0.9时，随后得到c_r r＝68.2m²，因此，在 25m半径位置处，弦应当为大约2.73m。在例如0.5R至0.9R范围内 中的平均弦数为：

C‾=(1/0.4R)∫r=0.5Rr=09R(Nrcrclλ2)/(2πR2)dr]]>