[发明专利]一种大型海上风力机叶尖尾缘融合分形孔翼结构及风力机

说明书

本发明涉及一种大型海上风力机叶尖尾缘融合分形孔翼结构及风力机，其中分形孔翼结构包括叶片主体和分形孔翼段，所述分形孔翼段连接于叶片主体的叶尖末端，所述分形孔翼段的翼型与叶片主体的叶尖末端的翼型相同，所述分形孔翼段的尾缘处开设有分形孔，所述分形孔贯穿分形孔翼段的压力面和吸力面设置。与现有技术相比，本发明叶尖尾缘融合翼段布置了具有自相似性的分形孔，采用被动调节的方式有效减少了海上大型风力机在高风速运行工况下吸力面出现的流动分离现象，抑制了失速的产生，减少了叶片振动及运行不稳定，提高了风力机的使用寿命，相对于主动失速调节更加节省成本。

技术领域

本发明涉及风力机叶片，尤其是涉及一种大型海上风力机叶尖尾缘融合分形孔翼结构及风力机。

背景技术

随着世界经济的发展和科技水平的不断提高，能源问题愈发严重，世界上越来越多的国家开始重视发展可再生的绿色新能源，近10年来，间歇性可再生能源得到了快速发展，成为了我国重要的能源供应形式之一。其中风能作为一种绿色无污染的，储量丰富的，分布范围广泛的，能量利用率相对较高的可再生能源，被很多国家重视并进行开发和采用。

与陆上风力机相比，海上风力机受到风浪联合作用的影响会产生艏摇、纵摇、纵荡等运动，会影响风轮平面处的入流风速，从而影响风力机的气动性能。此外，海上风能储量丰富，存在较大的风速，风力机叶片通常运行在大风速工况下，在叶片的吸力面上产生流动分离，导致叶片升力减小和阻力增大，使得风力机整体噪声和振动增大，风力机长时间处于该工况下运行会导致运行不稳定并且减少风力机的使用寿命。为了提高风力机叶片在大风速下的气动性能，需要有效的方法来延缓叶片吸力面的流动分离。

现有技术已经研究出了很多利用主动或被动调节失速的方法。虽然主动失速调节可以有效改善叶片表面的流动分离现象，但它所需要的成本更高。而现有的被动调节失速的方法虽然可以提高升力系数，然而会导致显著的阻力增加。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种大型海上风力机叶尖尾缘融合分形孔翼结构及风力机，叶尖尾缘融合翼段布置了具有自相似性的分形孔，采用被动调节的方式有效减少了海上大型风力机在高风速运行工况下吸力面出现的流动分离现象，抑制了失速的产生，减少了叶片振动及运行不稳定，提高了风力机的使用寿命，相对于主动失速调节更加节省成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种大型海上风力机叶尖尾缘融合分形孔翼结构，包括叶片主体和分形孔翼段，所述分形孔翼段连接于叶片主体的叶尖末端，所述分形孔翼段的翼型与叶片主体的叶尖末端的翼型相同，所述分形孔翼段的尾缘处开设有分形孔，所述分形孔贯穿分形孔翼段的压力面和吸力面设置。

所述分形孔翼段与叶片主体的叶尖部分平滑过渡。

所述分形孔翼段的展向长度为风力机的风轮半径的1％～3％。

所述叶尖融合翼段分形孔位置为相对翼弦弦长0.75至尾缘处。

所述分形孔与叶片翼弦的网格结构垂直。

所述分形孔的截面为方形。

所述分形孔共设有多个，且排列成网格状。

所有分形孔包括第一分形孔和第二分形孔，所述第二分形孔包围第一分形孔设置，且第一分形孔的尺寸大于第二分形孔的尺寸。

所有第一分形孔的边长比为第二分形孔的3倍。

一种风力机，包括如上述的叶片。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)叶尖尾缘融合翼段布置了具有自相似性的分形孔，采用被动调节的方式有效减少了海上大型风力机在高风速运行工况下吸力面出现的流动分离现象，抑制了失速的产生，减少了叶片振动及运行不稳定，提高了风力机的使用寿命，相对于主动失速调节更加节省成本。