[发明专利]一种耦合风力机仿生叶片结构

说明书

本发明公开了一种耦合风力机仿生叶片结构，叶片本体前缘非光滑及脊状结构的结合能够有效减缓气流对叶片前缘及表面的冲击阻力；同时在叶片本体的表面沿其长度方向阵列多排羽翼结构，能够减少不同来流状况的风阻，有利于叶片本体在非稳态工况内的平稳运行，并且延迟叶片本体的失速特性，满足多工况稳定运；叶片本体的尾缘采用尾缘毛刷结构能够改善和引导尾迹涡，进一步改善尾迹流动状态，降低气动噪声的同时提升风能利用效率，对构建绿色环保型环境具有潜在的社会价值及经济效益。采用尾缘毛刷结构能够改善和引导尾迹涡，进一步改善尾迹流动状态，降低气动噪声的同时提升风能利用效率，对构建绿色环保型环境具有潜在的社会价值及经济效益。

技术领域

本发明涉及风力机降噪应用技术领域，具体涉及一种耦合风力机仿生叶片结构。

背景技术

风能作为一种清洁可再生的绿色低碳能源，已经成为主流能源的重要过渡替代形式，可作为长期稳定的能源供应。伴随着风电的迅猛发展及其对周围环境的影响，尤其是大型化的继续发展使高噪声危害不仅会对附近居民的日常生活造成潜在的困扰，还会造成长期服役条件下叶片结构的疲劳和损坏。除了传动链、偏航系统、发电机及冷却散热系统这些固定的机械噪声外，气动噪声也占有较大的比重，具有很大的降噪潜力，目前风力机的叶片在工作时由于复杂来流的影响，湍流来流形成的气流噪声以及气流经过叶片时会形成一定的自噪声，对叶片表面造成持续的气流冲击，形成较大的压力脉动，并容易对叶片结构造成潜在破坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耦合风力机仿生叶片结构，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耦合风力机仿生叶片结构，包括叶片本体和羽翼单元，叶片本体包括多个熨斗型线单元，熨斗型线单元包括两个曲面单元；曲面单元两端为相互平行且大小不同的两个平面，两个平面之间通过圆弧曲面过渡，熨斗型线单元中两个曲面单元的面积较小的平面侧接触，以面积较小的平面侧为对称面对称设置，多个熨斗型线单元沿垂直于曲面单元平面的方向阵列形成叶片本体；叶片本体的表面沿其长度方向阵列多排羽翼结构，每排羽翼结构包括多个相同的羽翼单元，羽翼单元的一端与叶片本体表面转动连接，叶片本体的一端端部设有尾缘毛刷。

进一步的，以垂直于曲面单元的平面侧方向为z轴，曲面单元的平面侧所在平面为x-y平面建立坐标轴，在坐标轴中，曲面单元的圆弧结构成形公式为：

式中，A为前缘梳状振幅，λ为波长，c(z)为z轴坐标。

进一步的，叶片本体垂直于z向的截面的波高h与波长λ之比为0.12～0.19；波峰所在的弦长为(1.03～1.2)d，波谷所在的弦长为(0.8～0.975)d，d为叶片本体的长度。

进一步的，羽翼单元沿其宽度方向的端面为1/4椭圆型，椭圆型的短轴长度s为(0.1～0.13)λ，椭圆型的长轴长度l为(0.46～0.48)λ，羽翼单元的宽度d为(0.23～0.25)λ。

进一步的，每排羽翼结构上的羽翼单元大小相同，叶片本体的表面沿其长度方向阵列的多排羽翼结构上的羽翼单元长度依次增长，相邻两排羽翼结构上的羽翼单元，后一排羽翼结构上的羽翼单元长度是前一排羽翼结构上的羽翼单元长度的1.1倍。

进一步的，叶片本体的表面沿其长度方向相邻两排羽翼结构的间隙l₁为(0.28c～0.3)λ，每排羽翼结构中相邻两个羽翼单元的间隙d₂为(0.26～0.28)λ。

进一步的，叶片本体的另一端第一排羽翼结构转动连接处与曲面单元一端的波谷起始点距离l_o为(0.5～0.6)λ，最后一排羽翼结构端部与尾缘毛刷的距离l₂为(0.5～0.6)λ。