[发明专利]一种带有叶尖扰流结构的兆瓦级风力发电机叶片及其成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种兆瓦级风力发电机叶片，特别是一种带有叶尖扰流结构的兆瓦级风力发电机叶片及其成型方法。

背景技术

通常的兆瓦级风力发电机叶片，转动时在其叶尖位置往往产生较大的诱导阻力，使得叶片的气动性能下降，在叶尖附近形成的叶尖涡会导致叶片在运行过程中稳定性下降，尾流效应增强，并产生较大的气动噪声。

很多风力发电机叶片研究机构与生产厂商致力于对该叶片的形状进行改进，以减小诱导阻力，提高叶片的气动效率，如在叶尖采用对称翼型降低叶尖升力；但叶尖处弦长较小，可调整空间有限，效果均不够理想。

到目前为止，没有发现可减小诱导阻力，提高叶片气动效率的兆瓦级风力发电机叶片成功改进的报道。

发明内容

为弥补现有技术中的空缺，本发明的目的是提供一种具有允许改变叶尖附近流场减小叶尖涡以减小诱导阻力，提高叶片气动效率的叶尖扰流结构扰流结构的兆瓦级风力发电机叶片，即带有叶尖扰流结构的兆瓦级风力发电机叶片。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带有叶尖扰流结构的兆瓦级风力发电机叶片，其叶片根部与风力发电机相连接；该叶片的背风面为吸力面(11)、迎风面构成一压力面(12)；吸力面(11)的周边与压力面(12)的周边相接处为该叶片吸力面与压力面的分模线；其特征在于：邻近所述叶片端部设有一用于改善叶尖气动性能的扰流结构(2)。

其中：所述扰流结构(2)由该叶片端部避雷接闪点(21)与融合过渡部分(22)构成，该融合过渡部分(22)向所述吸力面(11)处弯曲，避雷接闪点(21)固定在吸力面(11)的融合过渡部分(22)。

该扰流结构(2)弯曲的起点位于所述叶片尖端λ处其中λ＝λ₂+l×θ₁，l为叶尖避雷接闪点(21)长度，长度范围为150mm至300mm，λ₂为扰流结构(2)曲线水平方向的投影长度；扰流结构(2)弯曲的曲线与叶身为G2连续曲线。

所述扰流结构(2)的弯曲曲线为一过渡曲线，该过渡曲线由距所述叶片尖端处λ处至距所述叶片尖端处处向所述吸力面(11)处弯曲；其弯曲度θ₁与垂直叶身方向呈0°～45°。

所述扰流结构(2)的高度λ₁不超过整体叶片长度的1.5％。

避雷接闪点(21)包括一体成型的前端的弧部(211)和后端的用于连接融合过渡部分的舌部(212)，舌部较弧部宽度略小，且舌部上设有与融合过渡部分末端对位连接的螺孔(213)；弧部为三维曲面造型，和融合过渡部分满足曲面的G2连续。

本发明的第二个目的是提供一种上述待有叶尖扰流结构的兆瓦级风力发电机叶片的成型方法。

本发明兆瓦级风力发电机叶片的成型方法，包括如下步骤：

1)先将外蒙皮(41)由叶根铺放至叶尖，构成该叶片的压力面壳体及吸力面壳体；该外蒙皮由2～3层玻璃纤维织物和树脂铺覆构成；

2)在步骤1)的外蒙皮表面铺放主梁(43)，该主梁的弯曲度随所述外蒙皮表面形状设置；

3)步骤2)外蒙皮邻近所述叶片端部设有一用于改善叶尖气动性能的扰流结构(2)；

距叶尖1.0-2.0m处至距所述叶片尖端处0.3-0.7m处向所述吸力面(11)处弯曲；其弯曲度为与垂直叶身方向呈0°-45°；

预成型件或单轴玻璃纤维织物(主梁)从叶根位置铺放至弯曲融合过渡部分(22)，根据模具弯曲度随形铺设；

4)用2～3层玻璃纤维织物铺设成叶片压力面或吸力面内蒙皮(42)，由叶根铺放至叶尖；

5)采用常规的真空灌注法将环氧树脂或聚酯混合物灌注至压力面或吸力面的玻璃纤维铺层与玻璃纤维织之间，使玻璃纤维与树脂充分浸润，对模具(4)加热且固化；加热温度为35℃，固化时间至少6小时；

6)将另外成型的叶尖避雷接闪器(21)用螺栓固定至固化后的叶片吸力面(11)的融合过渡弯曲部分(22)上，通过螺栓(51)相连接，空隙部分涂满高强度粘接胶(52)；

7)将步骤5)成型的叶片压力面和步骤6)加装有叶尖避雷接闪器(21)的叶片吸力面的两部分壳体的内蒙皮面相对放置，其周边用高强度粘接胶粘接为整体叶片；粘接操作时间控制在一小时之内；

8)经打磨、刷漆后处理工序，成型为所述兆瓦级风力发电机叶片。

上述成型方法中：所述高强度粘接胶为环氧粘接胶；在步骤7)粘接之前还有对该粘接面进行清洁的步骤。