[实用新型]用于风力发电机的鲨鱼鳃式叶片减阻结构和叶片

说明书

本实用新型公开了一种用于风力发电机的鲨鱼鳃式叶片减阻结构和叶片，该风机叶片减阻结构设置于叶片的表面，包括一开设于叶片上的凹槽，所述的凹槽设有一气流进口和多个气流出口，所述的气流进口和多个气流出口之间形成气流通道；叶片转动，气流从气流进口进入，沿着气流通道依次经过气流出口形成射流，且在气流通道中的气体流速低于主流，从气流出口流出的射流在主流的冲击下流动路径弯曲，在叶片表面与主流之间形成缓冲区域，减小主流对叶片的摩擦。

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种用于风力发电机的鲨鱼鳃式叶片减阻结构和叶片。

背景技术

风是一种极其普遍的自然现象，它衍生的风能更是蕴藏量巨大，是取之不尽、用之不竭的可再生资源。在能源需求日益增长及能源转型的迫切要求下，风力发电得到了快速发展，目前是世界上技术最成熟的一种风能利用方式，利用风力发电的尝试，开始于上世纪之初第一次世界大战后，丹麦的工程师们根据飞机螺旋桨的原理就制造了小型风力发电机组。中国利用风能发电开始于20世纪70年代，当时以微小型风力发电机组为主，80年代开始研制中大型发电机组。

风能发电的过程是指风的动能通过风力机转换为机械能，再带动发电机发电后转换为电能。风力机是风力发电系统的核心部件，风力机主要分为垂直轴和水平轴，水平轴风力机风能利用效率更高，应用范围更广。典型的水平轴风力机主要由风轮、机舱、轮毂、调速器、调向装置、传动机构、机械刹车装置和塔架组成。水平轴风机的风轮由气动性能优异的叶片(目前商业机组一般为2～3个叶片)装在轮毂上所组成，叶片围绕一个水平轴旋转，旋转平面与风向垂直。低速转动的风轮通过传动系统由增速齿轮箱增速，将动力传递给发电机。风力机叶片是风力机重要的核心部件，它的性能直接影响发电效率。叶片转动过程中所受阻力主要来自叶片和周围气流之间的相互摩擦的阻力，甚至可以高达总阻力的70％，该阻力大大增加了风力机能量消耗，因此，减小叶片的阻力与提高风力发电机组的效率直接相关。

自然界中鲨鱼呼吸时水由口部和入水孔进入咽，由鳃裂流出体外。鲨鱼的外鳃裂与周围的体表近似于在一个平面上。鳃裂部位向外喷排出海水并与周围的环境流体相互作用改变了鲨鱼体表周围的流场结构，减少了鲨鱼体表的阻力。本实用新型正是依据鲨鱼鳃裂结构仿生设计了一种新型的风力机的叶片减阻结构。风力机叶片外型呈流线型，实用新型的叶片结构设定为在叶片迎风面采用鲨鱼鳃裂结构，有一个(或多个)进口进气，多个出口出气，进出口之间构成气流通道，出口处截面形成射流现象。流动的气流有黏性，在风力机叶片附近形成边界层，边界层内存在速度梯度，摩擦阻力的大小取决于边界层内的速度梯度变化，随着速度梯度减弱而减小，显然，边界层越厚，速度梯度变化变小，摩擦阻力越小，而射流在主流的作用下发生弯曲，紧贴风力机叶片表面，射流流体在主流和风力机叶片表面之间形成缓冲带，增加边界层厚度，连续的等间距气流出口同时将这种缓冲作用延长并加强，从而削弱主流对风力机叶片表面的扫掠，减小叶片阻力，优化叶片结构，使其适应更多工作环境，提高风力发电机组效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于风力发电机的鲨鱼鳃式叶片减阻结构和叶片，能够有效的增加风机叶片表面的边界层厚度，减小速度梯度，控制主流与壁面的接触，减小表面摩擦阻力，提高风力发电机的功率。

为了实现以上目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种风力发电机的鲨鱼鳃式叶片减阻结构，其特点是，所述的减阻结构设置于叶片的表面，包括一开设于叶片上的凹槽，所述的凹槽设有一气流进口和多个气流出口，所述的气流进口和多个气流出口之间形成气流通道；

所述的叶片转动，气流从气流进口进入，沿着气流通道依次经过气流出口形成射流，且在气流通道中的气体流速低于主流，从气流出口流出的射流在主流的冲击下流动路径弯曲，在叶片表面与主流之间形成缓冲区域，减小主流对叶片的摩擦。