[发明专利]叶片及包括其的风力发电机组

说明书

本发明提供一种叶片及包括其的风力发电机组。本发明的叶片包括如下翼型：翼型包括吸力面和压力面，吸力面和压力面的前端在前缘相汇，吸力面和压力面的后端在后缘相汇，吸力面的气流分离点处形成平滑的凹槽，使得气流分离点之后的翼型段的弯度先增后减，弯度为翼型的中弧线和弦线之间的距离。由此，可以获得较好的减阻增升效果。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体地涉及风力发电机组所用的叶片及包括其的风力发电机组。

背景技术

随着风力发电机组市场不断趋于饱和，越来越多的风力发电机组被应用在低风速区，为了更好的获取风能，新设计的叶片越来越长，不可避免的带来了成本增加、工艺复杂等问题。因此，在现有长度现有叶片基础上优化翼型至关重要。

仿生翼型相对于常规翼型可以获得较好的减阻增升效果。仿生翼型是一种基于自然界动物活动机理提取有益外形生成的新翼型。现有的仿生翼型均是通过扫描鸟类翅膀提取外形坐标系得到的，如CN202370744U与CN204197270U对家燕和海鸥翅翼进行了坐标提取，并分析了对应翼型的减阻效果。

现有的仿生翼型相比于目前常用的风力发电机组叶片上的翼型最大厚度、最大弯度等差异均很大，与其他翼型以及叶根圆柱段的过渡较为困难，因此应用受到了很大的限制。而且，现有风力发电机组叶片越来越长，对于叶片控制柔性变形的要求越来越高，现有的仿生翼型的最大弯度较大、最大厚度较小，使得结构实现过程中对叶片柔性变形的控制更加复杂。

发明内容

本发明的发明人认识到鱼类在水中克服阻力的游动具有很高的参考价值，且鱼的外形与常规风力发电机组叶片翼型更加接近，因此更具有参考价值。本发明的发明人还认识到不能将鱼类特别是鱼尾的外形直接照搬到风力发电机组叶片翼型，而是需要结合现有翼型进行优化。

本发明是基于上述考虑作出的，本发明的目的在于提供一种叶片及包括其的风力发电机组，所述叶片采用的翼型可以获得较好的减阻增升效果。

根据本发明的一方面，提供一种叶片，该叶片包括如下翼型：翼型包括吸力面和压力面，吸力面和压力面的前端在前缘相汇，吸力面和压力面的后端在后缘相汇，吸力面的气流分离点处形成平滑的凹槽，使得气流分离点之后的翼型段的弯度先增后减，弯度为翼型的中弧线和弦线之间的距离。

优选地，气流分离点之后的翼型段的吸力面相对于弦线的高度先增后减。

优选地，气流分离点之前的翼型段的吸力面呈平滑的凸形。

优选地，气流分离点为翼型在各种工况下的气流分离点中最靠近后缘的气流分离点。

优选地，气流分离点位于从前缘起弦长的70％～95％位置处。

优选地，翼型的最大相对厚度为21％。

优选地，气流分离点之后的翼型段的相对弦长的纵坐标Y为x的三次函数，在此x为相对弦长的横坐标，此时取前缘位置为坐标系原点，并取沿着弦线从前缘朝向后缘的方向为横坐标轴正向，纵坐标轴沿着翼型的厚度方向，取从前缘朝上的方向为正。

优选地，x取0.85至1的值。

根据本发明的另一方面，提供了一种风力发电机组，包括上述的叶片。

本发明是对现有翼型的仿生学改进，特别是利用了鱼身与鱼尾段的凹型曲线过渡，从而能有效地利用已有的数据，提高现有翼型的升力并降低阻力，既减小了开发风险，也能更快的进行产业化。而且，将该技术用于现有叶片的改型，能够明显的提高叶片的表现，降低机组的载荷。

附图说明

图1为用于说明相关术语的叶片翼型示意图；

图2为本发明的示例性实施例的仿生减阻翼型的示意图；