[发明专利]一种后掠角可自适应调节的蛇形水平轴风力机叶片

说明书

一种后掠角可自适应调节的蛇形水平轴风力机叶片，包括叶根段、中间段及叶尖段叶片，叶根段/叶尖段叶片为一个，中间段叶片若干；叶根段叶片上端与最下侧中间段叶片下端铰接，若干中间段叶片以铰接方式串联在一起，最上侧中间段叶片上端与叶尖段叶片下端铰接，由叶根段、中间段及叶尖段叶片共同构成完整叶片；叶根段叶片与最下侧的中间段叶片之间、相邻中间段叶片之间、最上侧的中间段叶片与叶尖段叶片之间具有相同铰接结构，包括转轴、限位销及限位槽，转轴位于铰接点处，限位销固装在铰接点上方的中间段/叶尖段叶片底部，限位槽设置在铰接点下方的叶根段/中间段叶片顶部，限位销位于限位槽内，限位销与限位槽配合对后掠角调节范围进行限定。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别是涉及一种后掠角可自适应调节的蛇形水平轴风力机叶片。

背景技术

目前，水平轴风力机叶片的阻力来源有两个，一个是气流与叶片表面摩擦所产生的剪应力，另一个是叶片表面因非对称压强分布所产生的压差阻力，在实际中，由于边界层的作用会使叶片后部的压力比无粘流时要小，因此形成压差阻力，而当流动发生分离时，分离区速度很小，从分离点开始压力基本不变，分离将在叶片后部形成分离区和尾流，并将导致很强的压差阻力。

因此，为了使阻力减小，则应该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，而将叶片单独设计成后掠式，在一定程度上确实可以提高叶片的气动特性，但是，传统的后掠式叶片，要么采用叶尖后掠式，要么采用整体后掠式，而无论是叶尖后掠式或是整体后掠式，叶片在转动过程中后掠角度都是固定不变的，而水平轴风力机叶片在工作中，叶片径向位置不同，则工作状态不同，对于后掠角度固定不变的形式，对叶片气动特性的提高程度有限，同时对于叶片的风能利用效率提升程度也比较有限。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种后掠角可自适应调节的蛇形水平轴风力机叶片，首次将仿生蛇形结构引入叶片设计中，叶片后掠角可随着转速进行自适应调节，使叶片气动特性得到进一步提高，同时使叶片的风能利用效率得到进一步提升。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种后掠角可自适应调节的蛇形水平轴风力机叶片，包括叶根段叶片、中间段叶片及叶尖段叶片，叶根段叶片和叶尖段叶片数量均为一个，中间段叶片数量若干；所述叶根段叶片上端与最下侧的中间段叶片下端相铰接，若干中间段叶片以铰接方式串联在一起，最上侧的中间段叶片上端与叶尖段叶片下端相铰接，由叶根段叶片、中间段叶片及叶尖段叶片共同构成完整叶片。

所述叶根段叶片与最下侧的中间段叶片之间、相邻中间段叶片之间、最上侧的中间段叶片与叶尖段叶片之间具有相同的铰接结构。

所述铰接结构包括转轴、限位销及限位槽，转轴位于铰接点处，所述限位销固装在铰接点上方的中间段叶片/叶尖段叶片底部，所述限位槽设置在铰接点下方的叶根段叶片/中间段叶片顶部，限位销位于限位槽内，限位销与限位槽配合对后掠角调节范围进行限定。

所述叶根段叶片的后掠角为0°，且为固定值。

所述中间段叶片及叶尖段叶片的后掠角调节范围均为0°～3°。

本发明的有益效果：

本发明的后掠角可自适应调节的蛇形水平轴风力机叶片，首次将仿生蛇形结构引入叶片设计中，叶片后掠角可随着转速进行自适应调节，使叶片气动特性得到进一步提高，同时使叶片的风能利用效率得到进一步提升。

附图说明

图1为本发明的一种后掠角可自适应调节的蛇形水平轴风力机叶片(后掠角自适应调节前)的结构示意图；

图2为本发明的一种后掠角可自适应调节的蛇形水平轴风力机叶片(后掠角自适应调节后)的结构示意图；

图中，1—叶根段叶片，2—中间段叶片，3—叶尖段叶片，4—转轴，5—限位销，6—限位槽。