[实用新型]一种升阻混合式水平轴风力机叶片

说明书

一种升阻混合式水平轴风力机叶片，在叶片表面布设有采用升降式安装结构的薄膜阻力翼，阻力翼升起时与叶片表面垂直，阻力翼收起时与叶片表面紧密贴合；叶片内部设有阻力翼升降驱动机构，包括伸缩驱动缸、传力架、传力杆、升降板，伸缩驱动缸缸体与叶片固连，伸缩驱动缸活塞杆依次通过传力架、传力杆及连杆与升降板相连，升降板铰接在叶片上；叶片表面开设有升降板收纳槽，升降板收起时，通过升降板填补升降板收纳槽在叶片表面留下的缺口，恢复叶片原本气动外形；传力杆、升降板及连杆共设置两套，且分别位于叶片前缘段和后缘段，薄膜阻力翼一端固连在叶片前缘段的升降板上，薄膜阻力翼另一端固连在叶片后缘段的升降板上，薄膜阻力翼与升降板随动。

技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，特别是涉及一种升阻混合式水平轴风力机叶片。

背景技术

随着环境和能源问题日益突出，可再生能源的开发和利用得到世界各国的重视，而风能在可再生能源的利用中占有很大的比例，风力发电作为对风能利用的主要形式受到越来越多的重视。

现阶段，用于并网运行的大型风力发电机组，大多为水平轴风力发电机组，并且技术已经很成熟；水平轴风力机一般靠叶片的升力在旋转剖面的切向分力做功，俗称升力型风力机；虽然升力型风力机有其自身的优点，如高尖速比、高风能利用率，但其风机启动问题始终是个难题，一般风机的启动风速通常需要达到5m/s以上，少数风机的启动风速甚至高达7m/s，这大大降低了水平轴风力发电机组的风能利用率。

为了获得更小启动风速，垂直轴风力机派生了相应的升阻混合型风力机，但水平轴风力机至今没有发展出可行的升阻混合型风力机。

由于水平轴风力发电机的叶片阻力有两个来源，第一是由于空气流体与叶片表面摩擦所产生的剪应力，第二是叶片表面非对称压强分布所产生的压差阻力；实际中，边界层的作用类似于减小了流动通道(或可理解为增加了物体的等效厚度)，使叶片后部压力比无粘流时小，进而形成压差阻力；当流动发生分离时，分离区速度很小，从分离点开始，压力基本不变，分离将在叶片的后部形成分离区和尾流，它们都是低压区，将导致很强的压差阻力(分离阻力)。

因此，为了使阻力减小就需要把边界层的发展控制在最小的限度内，并设法防止发生分离，而流线型的采用以及扩压器最适宜扩散角的选择等都是建立在这个观点上的，特别是在翼型的设计中更是如此，例如把叶片最厚的位置向后挪动，使叶片吸力面的压力梯度尽可能地变小，这时边界层会更加稳定且容易保持层流，层流边界层的壁面剪切应力较湍流的小，所以形成了阻力比较小的翼型(层流翼型)。

但是，通过对边界层以外的主流流动控制来防止边界层发展和分离的方式，实施过程始终比较繁琐和复杂，如果可以在不改变主流状态而通过直接改变边界层性质来实现流动分离控制，将极大的简化实施过程，同时提高水平轴风力发电机的风能利用率。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种升阻混合式水平轴风力机叶片，可以在不改变主流状态而通过直接改变边界层性质来实现流动分离控制，本实用新型的叶片仅通过对现有翼型叶片进行简单改造即可获得，当水平轴风力机安装了本实用新型的叶片后，可以有效提高水平轴风力机的低速启动性能，进而有效提高水平轴风力机的风能利用率。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种升阻混合式水平轴风力机叶片，在叶片表面布设有薄膜阻力翼，薄膜阻力翼采用升降式安装结构；当薄膜阻力翼处于升起状态时，薄膜阻力翼与叶片表面相垂直；当薄膜阻力翼处于收起状态时，薄膜阻力翼与叶片表面紧密贴合在一起。