[发明专利]风力机叶片翼型族

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力机叶片，特别涉及一种风力机叶片的翼型族几何构造。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越备受世界各国重视。风力发电就是通过叶片将风能转化为机械能，再将机械能转化成电能的过程。风电叶片的性能如何直接影响了风能转换的效率，叶片一般由多个翼型沿展向积叠而成，因而翼型的气体动力学性能和结构性能直接决定着叶片的性能，是叶片设计的关键。另外，传统的航空翼型已经不能满足风力机的要求，风力机翼型应不同于传统的航空翼型，两者对设计点、非设计点的性能以及结构要求都是不同的。设计风力机专用翼型族对我国风力发电行业的发展非常重要

随着风电行业的迅猛发展，风电机组不断大型化，风力机叶片变得越来越长，叶片质量增加导致载荷增加，因此需要提高叶片根部翼型的厚度来提高叶片的结构刚度。而目前国外开发出的翼型族中厚翼型及大相对厚度翼型很少。

虽然厚翼型满足了结构需求，但其气动特性非常差。特别在表面粗糙条件下，最大升力系数、升力曲线斜率下降较大，使得风力机输出功率减少。对于厚翼型应用钝尾缘可提高其气动性能。增加翼型尾缘厚度，可减少吸力面负压梯度，延迟湍流分离，提高最大升力系数，降低前缘粗糙敏感性，同时还可提高翼型的结构性能，但也会增加翼型的阻力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力机叶片翼型族，以满足大型风电叶片对厚翼型的需求。改善厚翼型最大升力系数对前缘粗糙度较敏感、失速特性不佳、最大升阻比较低、做功能力不高等缺点。

为实现上述目的，本发明提供的风力机叶片翼型族，包含第一至第七不同相对厚度的翼型，所述的相对厚度是各翼型上下两个面之间的最大厚度与弦线长度的比值；

每个翼型均由前缘、尾缘、吸力面、压力面组成；

尾缘具有从前缘至尾缘弦长1％～3％的厚度，压力面为七个不同的S形后加载；

该叶片翼型族的上下两个面之间的相对厚度为30％-60％；

该叶片翼型族的最大厚度的位置在距前缘点31.8％～32.8％弦长处；

其中，第一至第七个翼型的轮廓，是分别由第一至第七个翼型压力面和吸力面上各点的横坐标和纵坐标除以该翼型的弦长，得到该翼型的无量纲二维坐标，由该无量纲二维坐标平滑连接形成。

本发明的几何结构特点满足了大型风电叶片对厚翼型的需求，有效地提高了厚翼型的气动特性，在满足结构特性的同时提高了翼型最大升力系数，最大升阻比，降低翼型对前缘粗糙度敏感性、提高做功能力。同目前存在的厚翼型相比，在相同的条件下，不仅能有效提高风能利用系数，而且可以明显改善叶片的结构性能，降低叶片面积，继而降低叶片使用材料和制造成本。

附图说明

图1为应用本发明翼型族构造的一个风力机叶片的透视图。

图2为本发明的风力机专用翼型族的复合图。

图3为本发明的风力机专用翼型族的第一翼型的轮廓图。

图4为本发明的风力机专用翼型族的第二翼型的轮廓图。

图5为本发明的风力机专用翼型族的第三翼型的轮廓图。

图6为本发明的风力机专用翼型族的第四翼型的轮廓图。

图7为本发明的风力机专用翼型族的第五翼型的轮廓图。

图8为本发明的风力机专用翼型族的第六翼型的轮廓图。

图9为本发明的风力机专用翼型族的第七翼型的轮廓图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明加以详细说明，应指出的是，所描述的具体实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

现在参照图1，图1显示了使用本发明翼型族100的风力机叶片200。本发明的翼型族优选的可以用于水平轴风力机叶片。叶片200包括紧邻轮毂(未显示)的内侧区210、中部区220和外侧区230。一般地，内侧区210约占叶片200展长的40％，中部区约占叶片200展长的30％，外侧区230约占叶片200展长的30％。

图2显示了本发明风力机翼型族100。翼型族100包括有前缘300、吸力面320、尾缘310、压力面330以及弦线340。弦线340从翼型族100的每个前缘300延伸到尾缘310。图2中所示第一翼型110、第二翼型120、第三翼型130、第四翼型140、第五翼型150、第六翼型160、第七翼型170的前缘角度、吸力面厚度、尾缘厚度、压力面弧度、翼型厚度等均不相同，分别适合使用在图1所示的叶片200的中部区220和内侧区210。