一种抑制流动分离的风力机叶片附件制造技术

本发明专利技术涉及一种抑制流动分离的风力机叶片附件，该风力机叶片附件通过支架结构安装于风力机叶片翼型区域吸力面的上方，或风力机叶片圆形区域和翼型区域之间的过渡区域吸力面的上方；所述风力机叶片附件为具有一定弧度的曲面结构，并具有光滑的外表面；其曲面结构形状为与风力机叶片附件在风力机叶片的正投影所在位置的叶片表面形状相同。本发明专利技术通过风力机叶片附件改善风力机叶片叶根区域的气动性能，提高风力机的输出功率，当来流吹过风力机叶片时，改变风力机叶片吸力面上方的流体流动方向，迫使流体向风力机叶片吸力面表面偏转，防止风力机叶片表面流动分离现象的产生，优化风力机叶片叶根区域气动性能，增加风力机功率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制流动分离的风力机叶片附件


[0001]本专利技术涉及风力发电领域，具体涉及一种抑制流动分离的风力机叶片附件。

技术介绍

[0002]风力机叶片是风电机组的重要部件，其功能是捕获风能，其气动性能优劣直接影响这风电机组发电量。风力机叶片的气动性能影响因素有许多种，最重要的是其气动外形。风力机的叶片可以根据截面形状定义为三个区域，距离轮毂最近的圆形区域(叶片截面接近圆形)、圆形区域和翼型区域之间的过渡区域、翼型区域。由于叶片气动外形单方面优化已经趋于稳定，因此近年来更多研究转向于增加叶片附加装置，如涡流发生器、格尼襟翼和叶尖小翼等控制装置。但是这些附加控制装置其优化着重点都在于叶片中段或者叶尖部位，对于叶根处的气动优化没有做过多探索。
[0003]为了降低风力机发电的度电成本，风力机风轮尺寸及叶片长度正在不断增大。大型化风力机的叶片面临严峻的载荷、结构强度及气弹稳定性问题，为了保证长叶片的结构稳定，大型风力机的叶片过度区域通常采用气动性能较差的厚翼型，尤其是在叶根到最大弦长的过渡区内的大厚度翼型的气动性能较差，这使得在风力机运行时越靠近叶根的部分的翼型越容易发生失速现象，造成风力机整体功率下降。此外风力机运行时叶根附近的翼型攻角通常在10
°
到30
°
之间，面临严重的流动分离现象，进一步恶化了大型风力机叶片叶根附近区域的气动性能。
[0004]为了提高叶片的气动性能，可以采用优化叶片气动外形的方法，例如通过各种算法优化叶片的弦长、扭角分布。此外，为了减少对大厚度翼型的依赖，还可以通过改进叶片的铺层、截面拓扑和复合材料等来提高叶片刚度，但这种方法受限于叶片的悬臂梁结构，难以本质上减少风能企业对大厚度翼型的依赖。还有使用涡流发生器、尾缘襟翼等附件与装置来改善流体翼型和叶片气动性能，但是它们受到各种工况限制导致对气动性能的提升并不显著。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种抑制流动分离的风力机叶片附件,以解决现有技术中，叶片吸力面附近气流分离过早而造成气动损失，产生的气动分离与失速问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：
[0007]一种抑制流动分离的风力机叶片附件，该风力机叶片附件通过支架结构安装于风力机叶片翼型区域吸力面的上方，或风力机叶片圆形区域和翼型区域之间的过渡区域吸力面的上方；所述风力机叶片附件为具有一定弧度的曲面结构，并具有光滑的外表面；其曲面结构形状为与风力机叶片附件在风力机叶片的正投影所在位置的叶片表面形状相同，所述的正投影为垂直于风力机叶片轴向与风力机叶片弦向所组成的平面的投影。
[0008]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0009]进一步地，所述风力机叶片附件安装于风力机叶片翼型区域靠近过渡区域处的吸
力面上方。
[0010]进一步地，所述的风力机叶片附件位于风力机叶片翼型区域或过渡区域的前缘处、中部处或尾缘处的吸力面上方。
[0011]进一步地，所述风力机叶片附件为薄板形。
[0012]进一步地，所述风力机叶片附件的前缘端、尾缘端均为圆滑端。
[0013]进一步地，所述的风力机叶片附件的中部具有沿风力机叶片轴向的旋转轴，所述的风力机叶片附件在支架结构上能够绕所述旋转轴进行一定角度范围内的旋转后固定，旋转角度为θ，θ＝
‑
60
°
～60
°
旋转轴旋转轴旋转轴。
[0014]作为优选的方案，所述的旋转角度θ＝
‑
15
°
～15
°
。
[0015]进一步地，在支架结构上设置有穿过风力机叶片附件沿风力机叶片轴向的中线的转轴，在支架结构边缘设置第一卡扣和第二卡扣，第一卡扣用于与不旋转的风力机叶片附件固定连接，第二卡扣用于与旋转后的风力机叶片附件固定连接。
[0016]作为优选的方案，所述的风力机叶片附件相应于风力机叶片弦向的弦向长度为l，l＝0.05C～0.5C，风力机叶片附件的最大厚度为M，M＝0.005C～0.2C；所述的风力机叶片附件的弦向安装位置为：风力机叶片附件中部的前缘在风力机叶片的正投影位置距离其所在处的风力机叶片翼型区域或过渡区域前缘端的距离为d，d＝0～0.7C；所述的风力机叶片附件在风力机叶片吸力面上方的安装高度为：风力机叶片附件距离其在风力机叶片的正投影的垂直高度为h，h＝0.01C～2C；其中C为风力机叶片附件中部对应正投影处的风力机叶片翼型区域或过渡区域的弦长。
[0017]作为优选的方案，所述的风力机叶片附件相应于风力机叶片弦向的弦向长度为l，l＝0.15C～0.35C，所述的风力机叶片附件相应于风力机叶片轴向的轴向长度为V，V＝0.1R～0.2R，风力机叶片附件的最大厚度为M，M＝0.01C～0.02C；所述的风力机叶片附件的弦向安装位置为：风力机叶片附件中部的前缘在风力机叶片的正投影位置距离其所在处的风力机叶片翼型区域或过渡区域前缘端的距离为d，d＝0.15C～0.5C；所述的风力机叶片附件的轴向安装位置为：风力机叶片附件靠近风力机叶片圆形区域的一端在风力机叶片的正投影位置距离风力机叶片圆形区域末端的距离为K，K＝0.15R～0.2R；所述的风力机叶片附件在风力机叶片吸力面上方的安装高度为：风力机叶片附件距离其在风力机叶片的正投影的垂直高度为h，h＝0.05C～0.35C；其中C为风力机叶片附件中部对应正投影处的风力机叶片翼型区域或过渡区域的弦长，R为风力机叶片的轴向总长。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术通过具有一定弧度的风力机叶片附件进行流动控制，来改善风力机叶片叶根区域的气动性能，提高风力机的输出功率。当来流吹过风力机叶片时，附件会改变风力机叶片吸力面上方的流体流动方向，迫使流体向风力机叶片吸力面表面偏转，防止风力机叶片表面流动分离现象的产生，以此来优化风力机叶片叶根区域气动性能，增加风力机功率。
附图说明
[0020]图1：本专利技术实施例1的风力机叶片附件及风力机叶片的立体结构示意图。
[0021]图2：本专利技术实施例1的风力机叶片附件及风力机叶片的截面结构示意图。
[0022]图3：未采用风力机叶片附件的风力机叶片的截面流线云图。
[0023]图4：采用本专利技术实施例1的风力机叶片附件的风力机叶片的截面流线云图。
[0024]图5：采用本专利技术实施例2的风力机叶片附件的风力机叶片的截面流线云图。
[0025]图6：本专利技术实施例3的风力机叶片附件及风力机叶片的立体结构示意图。
[0026]图7：本专利技术实施例3的风力机叶片附件及风力机叶片的截面结构示意图。
[0027]图8：未采用和采用本专利技术实施例3的风力机叶片吸力面壁面极限流线图。
[0028]图9：本专利技术支架结构的一个实施方式的结构示意图。
[0029]图中：1
‑
风力机叶片，2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制流动分离的风力机叶片附件，其特征在于：该风力机叶片附件通过支架结构安装于风力机叶片翼型区域吸力面的上方，或风力机叶片圆形区域和翼型区域之间的过渡区域吸力面的上方；所述风力机叶片附件为具有一定弧度的曲面结构，并具有光滑的外表面；其曲面结构形状为与风力机叶片附件在风力机叶片的正投影所在位置的叶片表面形状相同，所述的正投影为垂直于风力机叶片轴向与风力机叶片弦向所组成的平面的投影。2.根据权利要求1所述的抑制流动分离的风力机叶片附件，其特征在于：所述风力机叶片附件安装于风力机叶片翼型区域靠近过渡区域处的吸力面上方。3.根据权利要求1所述的抑制流动分离的风力机叶片附件，其特征在于：所述的风力机叶片附件位于风力机叶片翼型区域或过渡区域的前缘处、中部处或尾缘处的吸力面上方。4.根据权利要求1所述的抑制流动分离的风力机叶片附件，其特征在于：所述风力机叶片附件为薄板形。5.根据权利要求1所述的抑制流动分离的风力机叶片附件，其特征在于：所述风力机叶片附件的前缘端、尾缘端均为圆滑端。6.根据权利要求1所述的抑制流动分离的风力机叶片附件，其特征在于：所述的风力机叶片附件的中部具有沿风力机叶片轴向的旋转轴，所述的风力机叶片附件在支架结构上能够绕所述旋转轴进行一定角度范围内的旋转后固定，旋转角度为θ，θ＝
‑
60
°
～60
°
。7.根据权利要求6所述的抑制流动分离的风力机叶片附件，其特征在于：所述的旋转角度θ＝
‑
15
°
～15
°
。8.根据权利要求6所述的抑制流动分离的风力机叶片附件，其特征在于：在支架结构上设置有穿过风力机叶片附件沿风力机叶片轴向的中线的转轴，在支架结构边缘设置第一卡扣和第二卡扣，第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙振业，张钋彪，朱卫军，石容坤，沈文忠，夏煜盛，李小川，李迺璐，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：