一种用于风电叶片的新型涡流发生器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于风电叶片的新型涡流发生器，该涡流发生器包括翅片本体；所述翅片本体为背鳍结构，且相对于其中间纵向截面对称；所述中间纵向截面与所述风电叶片翼型截面的前缘到后缘的流向平行，用以减小翅片本体在垂直于流动方向上的投影面积，进而减少形状阻力。本发明专利技术采用仿生学设计，背鳍状翅片本体具有相对较小的流动阻力。背鳍中间纵向截面与所述风电叶片翼型截面的前缘到后缘的流向平行，相比现有技术方案，翅片本体在垂直于气流流动方向上投影面积小，形状阻力较小。气流流过凹槽时，凹槽处和凹槽的棱处可以诱导产生高能的流向涡，其可以增加边界层内的能量，抑制流动分离。

A New Eddy Current Generator for Wind Power Blades

【技术实现步骤摘要】
一种用于风电叶片的新型涡流发生器
本专利技术涉及风电设备
，具体涉及一种用于风电叶片的新型涡流发生器。
技术介绍
现代风力发电机叶片上通常会安装若干涡流发生器，用于产生高能翼尖涡，抑制翼型上表面流动分离，延迟失速，提高发电量。常见的涡流发生器结构如图1所示，其包括两个对称分布的翅片及一个底座，翅片通常垂直于底座且与流动方向呈一定夹角。涡流发生器的几何外形在流场中产生类似飞机机翼尖部的翼尖“涡”，翼尖“涡”通过旋转将边界层外部高速流体能量带入到边界层内，增加了边界层克服逆压梯度的能力，延迟了流动边界层的分离点，延迟了流动分离，涡流发生器增加了叶片运行工况内的最大升力系数，提高了升阻比，进而提高了风能捕捉效率。现有涡流发生器与流动方向存在一个夹角，由于该夹角的存在，增大了翅片在垂直于流动方向上的投影，增加了形状阻力，由于涡流发生器的肋板为“八”字型布置，将会导致翼型的阻力系数增加，进而影响涡流发生器的整体增功效果。但若没有此夹角，气流平行掠过涡流发生器翅片，翅片诱导的顺气流涡结构十分微弱，对尾迹的扰动十分有限，抑制流动分离效果不佳。且现有的涡流发生器，单一翅片诱导的翼尖涡有限，要想诱导足够的翼尖涡，则需要增加翅片的高度，随着翅片高度的增加，涡流发生器引入的阻力也随之增加，最终在一定程度上限制了翼型的最大升阻比。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于风电叶片的新型涡流发生器，以降低涡流发生器自身引入的流动阻力，同时也能产生足够的“翼尖涡”来抑制翼型表面的流动分离，提升翼型的升阻比，提高叶片的气动性能，降低叶片的流动噪声，增加风力发电机年发电量。为达到上述目的，本专利技术提供了一种用于风电叶片的新型涡流发生器，其包括翅片本体；所述翅片本体为背鳍结构，且相对于其中间纵向截面对称；所述中间纵向截面与所述风电叶片翼型截面的前缘到后缘的流向平行，用以减小翅片本体在垂直于流动方向上的投影面积，进而减少形状阻力。上述的用于风电叶片的新型涡流发生器，其中，所述翅片本体包括底面及设置在所述底面上两两相互连接的两个侧面和一个端面，其中第一侧面与第二侧面关于所述中间纵向截面对称，且第一侧面与第二侧面的连接线为向外缓慢拱起并趋于水平的曲线；第一侧面与端面的连接线以及第二侧面与端面的连接线为关于所述中间纵向截面对称且相交的两条曲线。上述的用于风电叶片的新型涡流发生器，其中，所述涡流发生器的翅片本体的高度在1mm-200mm之间。上述的用于风电叶片的新型涡流发生器，其中，所述翅片本体的长度与高度之比在1-10之间。上述的用于风电叶片的新型涡流发生器，其中，所述翅片本体的两对称侧面设置有多个凹槽，用以诱导产生高能的流向涡。上述的用于风电叶片的新型涡流发生器，其中，所述多个凹槽为多个横向平行排列的长条形凹槽。上述的用于风电叶片的新型涡流发生器，其中，所述凹槽的截面为弧状曲线、三角形或梯形。上述的用于风电叶片的新型涡流发生器，其中，所述凹槽的深度为该凹槽处的翅片本体横向厚度的1/10-1/4之间。上述的用于风电叶片的新型涡流发生器，其中，所述翅片本体通过粘贴底板设置在所述风电叶片上。上述的用于风电叶片的新型涡流发生器，其中，多个所述涡流发生器沿着从叶根到叶尖的方向布置，且涡流发生器的长度、高度及厚度均沿着从叶根到叶尖的方向逐渐减小。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用仿生学设计，背鳍状翅片本体具有相对较小的流动阻力。背鳍中间纵向截面与所述风电叶片翼型截面的前缘到后缘的流向平行，相比现有技术方案，翅片本体在垂直于气流流动方向上投影面积小，形状阻力较小。气流流过凹槽时，凹槽处和凹槽的棱处可以诱导产生高能的流向涡，其可以增加边界层内的能量，抑制流动分离。弧状曲线截面的凹槽更有利于流向涡系的发展，对尾流的三维流动具有很好的抑制效果。本专利技术的涡流发生器可以有效地延迟翼型表面流动失速，延迟失速攻角2～12゜左右，提高升阻比30％～300％，靠近叶根部分的厚翼型的提高气动性能的效果更佳。本专利技术涡流发生器用于叶根部分，用于延迟失速，抑制叶根三维流动，可有效提高年发电量1％～4％左右，对于低风速区、地空气密度区域风场，提高发电量效果更好。本专利技术涡流发生器用于叶尖到叶根范围，用于叶尖处可降低风机叶片的气动噪声，降低噪声为1～3dB。附图说明图1为现有涡流发生器的结构示意图；图2为本专利技术涡流发生器的结构示意图；图3为本专利技术涡流发生器的中间纵向截面示意图；图4为本专利技术涡流发生器的侧截面结构示意图；图5为本专利技术具有凹槽结构的涡流发生器的一实施例结构示意图；图6为本专利技术具有凹槽结构的涡流发生器的另一实施例结构示意图；图7为本专利技术具有凹槽结构的涡流发生器的侧面示意图；图8为本专利技术附有粘贴板的组合结构示意图；图9为本专利技术附有粘贴板的组合另一角度示意图；图10为本专利技术应用于风电叶片的结构示意图；图11为风电叶片的结构示意图；图12为图11中的叶片翼型截面示意图。具体实施方式以下结合附图通过具体实施例对本专利技术作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本专利技术，并不是对本专利技术保护范围的限制。如图2和图3所示，本专利技术提供了一种用于风电叶片20的新型涡流发生器10，其包括翅片本体11；所述翅片本体11为背鳍结构，且相对于其中间纵向截面12对称；所述中间纵向截面12与涡流发生器10所处的所述风电叶片翼型截面26的前缘23到后缘24的流向平行，用以减小翅片本体11在垂直于气流流动方向上的投影面积，进而减少形状阻力。如图4所示，在一实施例中，所述翅片本体11包括底面13及设置在所述底面13上两两相互连接的两个侧面和一个端面16，其中第一侧面14与第二侧面15关于所述中间纵向截面对称，且第一侧面14与第二侧面15的连接线为向外缓慢拱起并趋于水平的曲线；第一侧面14与端面16的连接线以及第二侧面15与端面16的连接线为关于所述中间纵向截面对称且相交的两条曲线。端面16可以与所述底面13垂直，或成一定角度的倾斜。在一更佳的实施例中，所述翅片本体11的两对称侧面设置有多个凹槽17，用以诱导产生高能的流向涡。所述多个凹槽17为多个横向平行排列的长条形凹槽17。所述凹槽17的截面为弧状曲线、三角形或梯形。所述凹槽17的深度优选为该凹槽17处的翅片本体11横向厚度的1/10-1/4之间。凹槽17的深度和大小可根据粘贴的叶尖22或叶根21不同位置而定。翅片本体11上从底部到顶部各个凹槽17间的间距以及各个凹槽17的深度可相等或者不相等，如图5-图7所示。安装在叶片20上的涡流发生器10可以采用孤立单个形式粘结在叶片20上；或者为多个所述涡流发生器10的翅片本体11通过粘贴底板18设置在所述风电叶片20上，如图8和图9所示。如图10所示，沿叶片20表面，多个涡流发生器10可均匀或者非均匀分布。可以将多个所述涡流发生器10沿叶根21至叶尖22方向的型面上分布粘贴，涡流发生器10沿叶根21至叶尖22方向的布局方式可呈直线、曲线、折线或错排分布。优选地，涡流发生器10沿着叶片的分离线或者转捩线粘贴。更优选地，涡流发生器10在叶根21处沿着分离线粘贴，在叶尖22处沿着转捩线粘贴。从叶根21到叶尖22布置的多个所述涡流发生器10的厚度、长度及高度均逐渐减小。涡流发生器10的长度优选为50mm～20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于风电叶片的新型涡流发生器，其特征在于，包括翅片本体；所述翅片本体为背鳍结构，且相对于其中间纵向截面对称；所述中间纵向截面与所述风电叶片翼型截面的前缘到后缘的流向平行。

【技术特征摘要】
1.一种用于风电叶片的新型涡流发生器，其特征在于，包括翅片本体；所述翅片本体为背鳍结构，且相对于其中间纵向截面对称；所述中间纵向截面与所述风电叶片翼型截面的前缘到后缘的流向平行。2.如权利要求1所述的用于风电叶片的新型涡流发生器，其特征在于，所述翅片本体包括底面及设置在所述底面上两两相互连接的两个侧面和一个端面，其中第一侧面与第二侧面关于所述中间纵向截面对称，且第一侧面与第二侧面的连接线为向外缓慢拱起并趋于水平的曲线；第一侧面与端面的连接线以及第二侧面与端面的连接线为关于所述中间纵向截面对称且相交的两条曲线。3.如权利要求1所述的用于风电叶片的新型涡流发生器，其特征在于，所述涡流发生器的翅片本体的高度在1mm-200mm之间。4.如权利要求1所述的用于风电叶片的新型涡流发生器，其特征在于，所述翅片本体的长度与高度之比在1-10之间。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾国远，李海涛，
申请(专利权)人：上海电气风电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31