垂直轴风力机叶片、垂直轴风轮及垂直轴风力机制造技术

本申请提供一种垂直轴风力机叶片、垂直轴风轮及垂直轴风力机，垂直轴风力机叶片，应用了适用于中、高雷诺数工况的垂直轴风力机叶片翼型，翼型的最大厚度为翼型弦长的12％～13％；翼型的最大厚度位置与翼型前缘的距离为翼型弦长的25％～31％；翼型的最大弯度为翼型弦长的5.5％～8％；翼型的最大弯度位置与翼型前缘的距离为翼型弦长的35％～40％。本申请垂直轴风力机叶片、垂直轴风轮及垂直轴风力机，垂直轴风力机叶片应用了适用于中、高雷诺数工况的垂直轴风力机叶片翼型，该翼型在中、高雷诺数工况下具有更高的升力系数和升阻比，从而可以减小垂直轴风力机叶片弦长的尺寸，进而减小应用该垂直轴风力机叶片的垂直轴风力机的载荷，使得垂直轴风力机对风能的利用率更高。

Vertical axis wind turbine blade, vertical axis wind turbine and vertical axis wind turbine

【技术实现步骤摘要】
垂直轴风力机叶片、垂直轴风轮及垂直轴风力机
本申请涉及风力机
，具体而言，涉及一种垂直轴风力机叶片、垂直轴风轮及垂直轴风力机。
技术介绍
风力机，即风力发电机，主要分为水平轴和垂直轴两大类型。在此两种风力机类型中，由于垂直轴风力机具有无需偏航装置、对风能的利用率高等优点而受到重视。风力机依靠叶片来捕获风能，叶片是整个风力机最为重要的组成部分，叶片翼型气动性能的优劣直接影响到风力机的发电效率。目前，常用于风力机的叶片翼型主要有荷兰的DU系列、瑞典FFA的W系列和美国NREL的S系列，但这些叶片翼型主要是针对水平轴风力机而研发的；在垂直轴风力机方面，叶片翼型主要采用美国的NACA系列，NACA系列叶片翼型包括对称翼型和非对称翼型两种，非对称翼型因其升力特性优于对称翼型而应用得更为广泛，但是，在中、高雷诺数范围内，NACA系列非对称翼型的升力系数和升阻比仍然较低，导致风力机对风能的利用率不足。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种垂直轴风力机叶片、垂直轴风轮及垂直轴风力机，垂直轴风力机叶片应用了适用于中、高雷诺数工况的垂直轴风力机叶片翼型，该翼型在中、高雷诺数工况下具有更高的升力系数和升阻比，从而可以减小垂直轴风力机叶片弦长的尺寸，进而减小应用该垂直轴风力机叶片的垂直轴风力机的载荷，使得应用该垂直轴风力机叶片的垂直轴风力机对风能的利用率更高。第一方面，本申请实施例提供了一种垂直轴风力机叶片，应用了适用于中、高雷诺数工况的垂直轴风力机叶片翼型，所述翼型具有上翼面、下翼面、前缘及后缘，所述翼型的最大厚度为所述翼型弦长的12％～13％；所述翼型的最大厚度位置与所述翼型前缘的距离为所述翼型弦长的25％～31％；所述翼型的最大弯度为所述翼型弦长的5.5％～8％；所述翼型的最大弯度位置与所述翼型前缘的距离为所述翼型弦长的35％～40％。在上述实现过程中，本申请实施例的垂直轴风力机叶片，应用了适用于中、高雷诺数工况的垂直轴风力机叶片翼型，并限定了翼型的最大厚度、最大厚度位置与前缘的距离、最大弯度及最大弯度位置与前缘的距离四种参数的取值范围，使得此类翼型在中、高雷诺数工况下具有更高的升力系数和升阻比，从而可以减小垂直轴风力机叶片弦长的尺寸，进而减小应用该垂直轴风力机叶片的垂直轴风力机的载荷，使得应用该垂直轴风力机叶片的垂直轴风力机对风能的利用率更高，并且，在失速状态时，此类翼型的升阻比下降幅度较为平缓，避免了垂直轴风力机在运行时垂直轴风力机叶片因气动特性的急剧变化引起自振从而损坏垂直轴风力机叶片，提高了垂直轴风力机叶片的使用寿命。进一步地，所述翼型包括第一翼型，所述第一翼型的最大厚度为所述第一翼型弦长的12.62％；所述第一翼型的最大厚度位置与所述第一翼型前缘的距离为所述第一翼型弦长的29.4％；所述第一翼型的最大弯度为所述第一翼型弦长的6.57％；所述第一翼型的最大弯度位置与所述第一翼型前缘的距离为所述第一翼型弦长的39.2％。在上述实现过程中，第一翼型在中、高雷诺数工况下具有更优的升力系数和升阻比，从而可以减小垂直轴风力机叶片弦长的尺寸，进而减小应用该垂直轴风力机叶片的垂直轴风力机的载荷，使得应用该垂直轴风力机叶片的垂直轴风力机对风能的利用率更优。进一步地，所述翼型包括第二翼型，所述第二翼型的最大厚度为所述第二翼型弦长的12.62％；所述第二翼型的最大厚度位置与所述第二翼型前缘的距离为所述第二翼型弦长的26.7％；所述第二翼型的最大弯度为所述第二翼型弦长的7.16％；所述第二翼型的最大弯度位置与所述第二翼型前缘的距离为所述第二翼型弦长的35.7％。在上述实现过程中，第二翼型在中、高雷诺数工况下具有更优的升力系数和升阻比，从而可以减小垂直轴风力机叶片弦长的尺寸，进而减小应用该垂直轴风力机叶片的垂直轴风力机的载荷，使得应用该垂直轴风力机叶片的垂直轴风力机对风能的利用率更优。进一步地，所述第一翼型上翼面的几何轮廓满足如下数学表达式：y＝0.00499+2.20x-26.22x2+190.28x3-804.59x4+2034.52x5-3129.47x6+2868.997x7-1440.47x8+304.73x9，其中，x为所述第一翼型上翼面在无量纲二维坐标系上的横坐标，y为所述第一翼型上翼面在无量纲二维坐标系上的纵坐标。在上述实现过程中，通过上述的数学表达式确定的第一翼型上翼面的几何轮廓是一种较优的第一翼型上翼面的几何轮廓。进一步地，所述第一翼型下翼面的几何轮廓满足如下数学表达式：y＝-9.4-0.44x+6.68x2-46.63x3+189.12x4-468.23x5+713.53x6-651.66x7+326.63x8-69x9，其中，x为所述第一翼型下翼面在无量纲二维坐标系上的横坐标，y为所述第一翼型下翼面在无量纲二维坐标系上的纵坐标。在上述实现过程中，通过上述的数学表达式确定的第一翼型下翼面的几何轮廓是一种较优的第一翼型下翼面的几何轮廓。进一步地，所述第二翼型上翼面的几何轮廓满足如下数学表达式：y＝0.00519+2.3x-27.18x2+197.27x3-835.83x4+2113.69x5-3245.37x6+2966.74x7-1484.72x8+313.09x9，其中，x为所述第二翼型上翼面在无量纲二维坐标系上的横坐标，y为所述第二翼型上翼面在无量纲二维坐标系上的纵坐标。在上述实现过程中，通过上述的数学表达式确定的第二翼型上翼面的几何轮廓是一种较优的第二翼型上翼面的几何轮廓。进一步地，所述第二翼型下翼面的几何轮廓满足如下数学表达式：y＝-0.0011-0.43x+7.05x2-49.56x3+201.10x4-498.41x5+761.11x6-697x7+350.39x8-74.24x9，其中，x为所述第二翼型下翼面在无量纲二维坐标系上的横坐标，y为所述第二翼型下翼面在无量纲二维坐标系上的纵坐标。在上述实现过程中，通过上述的数学表达式确定的第二翼型下翼面的几何轮廓是一种较优的第二翼型下翼面的几何轮廓。进一步地，所述中、高雷诺数的范围为7×105～15×105。在上述实现过程中，中、高雷诺数的范围为此类翼型较为适用的工况，在此中、高雷诺数范围的工况下，此类翼型的升力系数和升阻比较高。第二方面，本申请实施例提供了一种垂直轴风轮，包括上述的垂直轴风力机叶片。在上述实现过程中，本申请实施例的垂直轴风轮应用了上述的垂直轴风力机叶片，垂直轴风力机叶片应用了适用于中、高雷诺数工况的垂直轴风力机叶片翼型，此类翼型在中、高雷诺数工况下具有更高的升力系数和升阻比，从而可以减小垂直轴风力机叶片弦长的尺寸，进而减小应用该垂直轴风力机叶片的垂直轴风力机的载荷，使得应用该垂直轴风轮的垂直轴风力机对风能的利用率更高，并且，在失速状态时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直轴风力机叶片，其特征在于，应用了适用于中、高雷诺数工况的垂直轴风力机叶片翼型，所述翼型具有上翼面、下翼面、前缘及后缘，/n所述翼型的最大厚度为所述翼型弦长的12％～13％；/n所述翼型的最大厚度位置与所述翼型前缘的距离为所述翼型弦长的25％～31％；/n所述翼型的最大弯度为所述翼型弦长的5.5％～8％；/n所述翼型的最大弯度位置与所述翼型前缘的距离为所述翼型弦长的35％～40％。/n

【技术特征摘要】
1.一种垂直轴风力机叶片，其特征在于，应用了适用于中、高雷诺数工况的垂直轴风力机叶片翼型，所述翼型具有上翼面、下翼面、前缘及后缘，
所述翼型的最大厚度为所述翼型弦长的12％～13％；
所述翼型的最大厚度位置与所述翼型前缘的距离为所述翼型弦长的25％～31％；
所述翼型的最大弯度为所述翼型弦长的5.5％～8％；
所述翼型的最大弯度位置与所述翼型前缘的距离为所述翼型弦长的35％～40％。


2.根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶片，其特征在于，所述翼型包括第一翼型，
所述第一翼型的最大厚度为所述第一翼型弦长的12.62％；
所述第一翼型的最大厚度位置与所述第一翼型前缘的距离为所述第一翼型弦长的29.4％；
所述第一翼型的最大弯度为所述第一翼型弦长的6.57％；
所述第一翼型的最大弯度位置与所述第一翼型前缘的距离为所述第一翼型弦长的39.2％。


3.根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶片，其特征在于，所述翼型包括第二翼型，
所述第二翼型的最大厚度为所述第二翼型弦长的12.62％；
所述第二翼型的最大厚度位置与所述第二翼型前缘的距离为所述第二翼型弦长的26.7％；
所述第二翼型的最大弯度为所述第二翼型弦长的7.16％；
所述第二翼型的最大弯度位置与所述第二翼型前缘的距离为所述第二翼型弦长的35.7％。


4.根据权利要求2所述的垂直轴风力机叶片，其特征在于，所述第一翼型上翼面的几何轮廓满足如下数学表达式：
y＝0.00499+2.20x-26.22x2+190.28x3-804.59x4+2034.52x5-3129.47x6+2868.997x7-1440.47x8+304.73x9，
其中，x为所述第一翼型上翼面在无量纲二维坐标系上的横坐标，y为所述第一翼型...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴友健，杨艺，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：广东;44