风电叶片、风轮及风电叶片弦长的确定方法技术

本发明专利技术涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种风电叶片、风轮及风电叶片弦长的确定方法。该风电叶片，用于安装在风轮的轮毂上，所述风电叶片上设定处所对应的叶片弦长l(r)的公式为：

【技术实现步骤摘要】
风电叶片、风轮及风电叶片弦长的确定方法
本专利技术涉及风力发电
，尤其是涉及一种风电叶片、风轮及风电叶片弦长的确定方法。
技术介绍
目前风力发电叶片设计采用翼型、气动外形和修形的设计步骤，气动外形设计因选用不同翼型，从而使其弦长沿风电叶片半径分段设计，尤其是大型风电机组，从而使风电叶片弦长的变化不均匀，不够光滑，这也是增加了修形步骤的原因，另外，还增加了风电叶片制造成本，严重影响风电叶片的气动性能的发挥。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种风电叶片、风轮及风电叶片弦长的确定方法，以解决现有技术中存在的风电叶片弦长的变化不均匀，不够光滑，增加了风电叶片制造成本，严重影响风电叶片的气动性能的发挥的技术问题。本专利技术提供了一种风电叶片，用于安装在风轮的轮毂上，所述风电叶片上设定处所对应的叶片弦长l(r)的公式为：其中，所述风电叶片的旋转轴线为所述风轮的轮毂的轴线，M表示空气流经所述风电叶片时所产生的对所述风电叶片的旋转轴线的作用力矩，ρ表示空气的密度，R表示风电叶片的叶尖与所述风轮的轮毂的轴线之间的距离，V表示空气流入所述风电叶片的设定处时的初始绝对运动速度，ω表示所述风轮的旋转角速度，r表示所述风电叶片上设定处与所述风轮的轮毂的轴线之间的距离。在上述任一技术方案中，进一步地，所述风电叶片上设定处与所述风轮的轮毂的轴线之间的距离r不小于8.5m。在上述任一技术方案中，进一步地，包括迎风面及与所述迎风面相对应的背风面。本专利技术提供了一种风轮，包括所述的风电叶片。在上述任一技术方案中，进一步地，还包括轮毂，所述风电叶片安装于所述轮毂上。在上述任一技术方案中，进一步地，所述风电叶片的数量为多个，且多个所述风电叶片沿所述轮毂的周向均匀分布。本专利技术还提供了一种风电叶片弦长的确定方法，该确定方法包括：根据相对运动原理，得出空气流经所述风电叶片的设定处时的初始相对运动速度其中，V表示空气流入所述风电叶片的设定处时的初始绝对运动速度，ω表示风轮的旋转角速度，r表示所述风电叶片上设定处与所述风轮的轮毂的轴线之间的距离；根据空气流经整个所述风电叶片时产生的对所述风电叶片的旋转轴线的作用力矩M的计算公式：计算得出所述风电叶片上设定处所对应的叶片弦长l(r)的公式为：其中，所述风电叶片的旋转轴线为所述风轮的轮毂的轴线，R表示所述风电叶片的叶尖与所述风轮的轮毂的轴线之间的距离，ρ表示空气的密度，β表示风电叶片的微元段在所述风轮的轮毂上的桨距角，所述风电叶片的微元段与所述风轮的轮毂的轴线之间的距离为所述风电叶片上设定处与所述风轮的轮毂的轴线之间的距离；dr表示所述风电叶片的微元段在所述风电叶片的径向方向上的长度。可选地，该确定方法还包括：根据空气流经所述风电叶片的微元段时产生的对所述风电叶片的旋转轴线作用力矩dM的计算公式：计算得出空气流经整个所述风电叶片时所产生的对所述风电叶片的旋转轴线的作用力矩M的计算公式，其中，dQ表示流经所述风电叶片的微元段处的迎风面的空气流量；α表示所述风电叶片的设定处的攻角。可选地，所述风电叶片上设定处与所述风轮的轮毂的轴线之间的距离r不小于8.5m。可选地，该确定方法还包括：通过测风仪获取空气流入所述风电叶片上设定处时的初始绝对运动速度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的风电叶片、风轮及风电叶片弦长的确定方法，在风力发电机组额定出力相同的情况下，与传统方法设计的风电叶片的重量相比，本专利技术提供的风电叶片的重量明显减轻，相应的塔筒的重量也可以减小，从而可以有效减小风电机组制造、运输和安装成本，据估算一台风电机组的制造成本可以降低15％至20％。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的风轮的结构示意图；图2为图1中沿A-A线的剖视图；图3为本专利技术实施例中空气流过风电叶片的微元段时的速度变化的示意图；图4为本专利技术实施例中风电叶片的径向剖面示意图；图5为函数f(r)的图像；图6为风电叶片弦长的传统设计值和本专利技术中风电叶片弦长的计算值随叶片旋转半径的变化曲线。图标：101-风电叶片；102-轮毂；103-风电叶片弦线；104-风电叶片旋转平面；105-轴线。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和显示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。实施例图2为图1中沿A-A线的剖视图，并在图2中示出了距离轮毂的轴线的距离为r处的风电叶片的桨距角、攻角及弦长；风电叶片的叶片旋转半径即为风电叶片的设定处与风电叶片的旋转轴线之间的距离，其中，该叶片旋转半径所对应的圆的圆心在叶片的旋转轴线上，该圆位于风电叶片旋转平面104内。参见图1至图6所示，本专利技术提供了一种风电叶片101，用于安装在风轮的轮毂102上，风电叶片上设定处所对应的叶片弦长l(r)的公式为：其中，风电叶片的旋转轴线为风轮的轮毂的轴线105，M表示空气流经风电叶片时所产生的对风电叶片的旋转轴线的作用力矩，也即空气流经整个风电叶片时所产生的作用力矩；ρ表示空气的密度，R表示风电叶片的叶尖与风轮的轮毂的轴线之间的距离，即当风电叶片安装在风轮的轮毂后，风电叶片的叶尖与风轮的轮毂的轴线之间的间距，V表示空气流入风电叶片的设定处时的初始绝对运动速度，也即空气流入风电叶片的迎风面的初始绝对运动速度，ω表示风轮的旋转角速度，r表示风电叶片上设定处与风轮的轮毂的轴线之间的距离。风电叶片的设定处，也即风电叶片的某一旋转半径处的剖面在风电叶片上的位置。风电叶片的某一旋转半径处的剖面的风电叶片弦线103与叶片旋转平面之间的夹角即为该处的风电叶片的桨距角。本专利技术提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电叶片，用于安装在风轮的轮毂上，其特征在于，所述风电叶片上设定处所对应的叶片弦长l(r)的公式为：

【技术特征摘要】
1.一种风电叶片，用于安装在风轮的轮毂上，其特征在于，所述风电叶片上设定处所对应的叶片弦长l(r)的公式为：其中，所述风电叶片的旋转轴线为所述风轮的轮毂的轴线，M表示空气流经所述风电叶片时所产生的对所述风电叶片的旋转轴线的作用力矩，ρ表示空气的密度，R表示风电叶片的叶尖与所述风轮的轮毂的轴线之间的距离，V表示空气流入所述风电叶片的设定处时的初始绝对运动速度，ω表示所述风轮的旋转角速度，r表示所述风电叶片上设定处与所述风轮的轮毂的轴线之间的距离。2.根据权利要求1所述的风电叶片，其特征在于，所述风电叶片上设定处与所述风轮的轮毂的轴线之间的距离r不小于8.5m。3.根据权利要求1所述的风电叶片，其特征在于，包括迎风面及与所述迎风面相对应的背风面。4.一种风轮，其特征在于，包括如权利要求1-3中任一项所述的风电叶片。5.根据权利要求4所述的风轮，其特征在于，还包括轮毂，所述风电叶片安装于所述轮毂上。6.根据权利要求5所述的风轮，其特征在于，所述风电叶片的数量为多个，且多个所述风电叶片沿所述轮毂的周向均匀分布。7.一种风电叶片弦长的确定方法，其特征在于，该确定方法包括：根据相对运动原理，得出空气流经所述风电叶片的设定处时的初始相对运动速度其中，V表示空气流入所述风电叶片的设定处时的初始绝对运...

【专利技术属性】
技术研发人员：张照煌，王磊，宋玉旺，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11