專利名稱：一種風(fēng)力機(jī)葉片翼型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的翼型，具體涉及一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的翼型。
技術(shù)背景風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)今世界最具發(fā)展前景的新能源發(fā)電技術(shù)之一，其大規(guī)模研發(fā)利用已成為21世紀(jì)世界各國(guó)新能源發(fā)展的重點(diǎn)。我國(guó)不僅是風(fēng)電設(shè)備的生產(chǎn)大國(guó)，出口大國(guó)，也是消費(fèi)大國(guó)，家用小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備市場(chǎng)潛力非常巨大。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要有兩種形式水平軸和垂直軸，世界上應(yīng)用較多的是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這種風(fēng)力機(jī)適用于大規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)。風(fēng)力機(jī)葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)捕捉風(fēng)能的核心部位，而構(gòu)成葉片空氣動(dòng)力學(xué)外形的翼型決定著葉片的性能，是葉片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它直接決定著風(fēng)能轉(zhuǎn)化的效率，因此研究高性能的翼型有其必然性。早在20世紀(jì)中期，國(guó)外就對(duì)風(fēng)力機(jī)翼型進(jìn)行了專門的研究。丹麥國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出了 Rii^-Al、Rii^-P、三種風(fēng)力機(jī)專用翼型族；瑞典航空研究院設(shè)計(jì)了 FFA-W1、WZ、W3風(fēng)力機(jī)專用翼型族；荷蘭Delft大學(xué)開發(fā)了 DU翼型族。這些風(fēng)力機(jī)專用翼型具有較平緩的失速特性、較低的前緣敏感度和低噪聲等特性，但其轉(zhuǎn)化風(fēng)能的效率與Betz理論相比還有很大的發(fā)展空間，即翼型的升力及升阻比還有待進(jìn)一步的提高，從而增加風(fēng)能利用率，降低能源損失。在社會(huì)高度發(fā)展的今天，仿生學(xué)已作為一門獨(dú)立的學(xué)科被越來越多的學(xué)者專家所認(rèn)同，且在億萬年的發(fā)展變化中生物具備了適應(yīng)大自然的性質(zhì)，更有其獨(dú)特的研究?jī)r(jià)值。在自然界中，鳥類與昆蟲與空氣直接接觸，且鳥類的翅膀也是由一系列翼型橫向排布而成，與風(fēng)力發(fā)電機(jī)工況最為類似。本實(shí)用新型以家燕為研究對(duì)象，將其翅翼翼型應(yīng)用到風(fēng)力機(jī)上，擬在解決風(fēng)能利用率低的問題。家燕是最常見的夏候鳥，也是世界上飛行最快的鳥類之一，它的翅膀狹長(zhǎng)，這種翅翼適應(yīng)于快速飛行和長(zhǎng)距離的遷徙，具有很強(qiáng)的靈活性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力機(jī)葉片翼型，目的是針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)專用翼型升力及升阻比普遍不高的情況，使其在不同的雷諾數(shù)和不同的攻角下升力及升阻比能大幅度提升，將仿家燕翼型應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電機(jī)上能解決水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)能利用率低、損失大的問題，節(jié)省能源開支。本實(shí)用新型的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合
如下一種風(fēng)力機(jī)葉片翼型，是由弦長(zhǎng)、厚度、前緣半徑和彎度組成，所述弦長(zhǎng)c為I時(shí)，最大厚度t的取值范圍為O. 0573 O. 0617，所述前緣半徑r的取值范圍為O. 00522 O. 00679，所述彎度f的取值范圍為O. 0708 O. 0771，且最大厚度t所在的位置占弦長(zhǎng)c的取值范圍的27. 3% 36. 4%，最大彎度所在的位置占所述弦長(zhǎng)c范圍的45. 5% 54. 5%。[0010]本實(shí)用新型的仿家燕翼型的前緣半徑比標(biāo)準(zhǔn)翼型NACA4412減小了 I倍左右，這會(huì)減小翼型的迎風(fēng)面積從而降低壓差阻力；最大厚度與標(biāo)準(zhǔn)翼型相比減少了 1.1倍左右，可以防止翼型上的氣流在流經(jīng)上表面時(shí)出現(xiàn)過早分離，造成升力損失；仿家燕翼型的最大彎度明顯高于標(biāo)準(zhǔn)翼型，大約是標(biāo)準(zhǔn)翼型的2倍左右，這就使得仿生翼型的上、下翼型表面流速差加大，從而翼型上、下表面壓力差加大，故升力增加。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型的翼型并不改變本身的形狀及表面結(jié)構(gòu)就能獲得優(yōu)良的氣動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)時(shí)的攻角范圍為-10° 40°，雷諾數(shù)分別為60000、80000，測(cè)得仿家燕翼型的升力系數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)翼型分別提高了 36. 25%,26. 9%，升阻比比標(biāo)準(zhǔn)翼型分別提高了 28. 9%,38. 5% ;本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是通過實(shí)際風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得到，與以往模擬分析得到的數(shù)據(jù)相比更具有說服力。
附圖說明圖I是仿生翼型的示意圖。圖2是圖IA處的局部放大圖。圖3是在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)實(shí)際吹風(fēng)的情況下，仿家燕翼型與標(biāo)準(zhǔn)翼型NACA4412在攻角為-10° 40°，雷諾數(shù)為60000、80000時(shí)的升力系數(shù)的對(duì)比曲線圖。圖4是在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)實(shí)際吹風(fēng)的情況下，仿家燕翼型與標(biāo)準(zhǔn)翼型NACA4412在攻角為-10° 40°，雷諾數(shù)為60000、80000時(shí)的升阻比的對(duì)比曲線圖。圖中r-前緣半徑 t-最大厚度 f_彎度 C-弦長(zhǎng) d-彎度線 B-上翼面C-下翼面
具體實(shí)施方式
參考圖I，仿家燕翼型的弦長(zhǎng)c為單位長(zhǎng)度I，前緣半徑r為O. 00679，最大厚度t為O. 0573，彎度f為O. 0771，最大厚度位置為xt/c = 27. 3%，即最大厚度t所在的位置為弦長(zhǎng)c的27. 3%;彎度的位置為xf/c = 54. 5%,即彎度f所在的位置占弦長(zhǎng)的54. 5%,其中Xt為最大厚度所在位置在翼型上的橫坐標(biāo)值，Xf為彎度所在位置在翼型上的橫坐標(biāo)值。前緣半徑比標(biāo)準(zhǔn)翼型NACA4412減小了 I倍左右，這會(huì)減小翼型的迎風(fēng)面積從而降低壓差阻力；最大厚度與標(biāo)準(zhǔn)翼型相比減少了 I. I倍左右，可以防止翼型上的氣流在流經(jīng)上表面時(shí)出現(xiàn)過早分離，造成升力損失；仿家燕翼型的最大彎度明顯高于標(biāo)準(zhǔn)翼型，大約是標(biāo)準(zhǔn)翼型的2倍左右，這就使得仿家燕翼型的上、下翼型表面流速差加大，從而翼型上下表面壓力差加大，故升力增加。仿家燕翼型1，其上、下翼面所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值滿足下表表I
權(quán)利要求1.一種風(fēng)カ機(jī)葉片翼型，是由弦長(zhǎng)、厚度、前緣半徑和彎度組成，其特征在于，所述弦長(zhǎng)(C)為I時(shí)，最大厚度(t)的取值范圍為0.0573 0.0617，所述前緣半徑(r)的取值范圍為0.00522 0.00679，所述彎度(f)的取值范圍為0. 0708 0. 0771，且最大厚度(t)所在的位置占弦長(zhǎng)(c)的取值范圍的27. 3% 36.4%，最大彎度所在的位置占所述弦長(zhǎng)(c)范圍的45. 5% 54. 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種風(fēng)カ機(jī)葉 片翼型，其特征在于，所述翼型上、下翼面所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值滿足
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種風(fēng)カ機(jī)葉片翼型，其特征在于，所述翼型上、下翼面所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值滿足
專利摘要本實(shí)用新型涉及的一種用于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的風(fēng)力機(jī)葉片翼型。其應(yīng)用逆向工程獲取家燕翅翼翼型的上下表面的坐標(biāo)值，通過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)翼型對(duì)比得出。仿家燕翼型最大厚度(t)所在的位置占弦長(zhǎng)的27.3％～36.4％；最大彎度(f)所在的位置占弦長(zhǎng)的45.5％～54.5％；仿家燕翼型的前緣半徑比標(biāo)準(zhǔn)翼型減小了1倍左右，以減少翼型的迎風(fēng)面積降低壓差阻力；最大厚度(t)比標(biāo)準(zhǔn)翼型減小了1.2倍左右，可防止翼型上的氣流出現(xiàn)過早的分離，造成升力損失；最大彎度(f)大約是標(biāo)準(zhǔn)翼型的2倍左右，使得仿生翼型上下表面流速差加大，從而使上下表面壓差增大，升力升高。本實(shí)用新型具有更好的升力及升阻比，可以使整體氣動(dòng)特性得到提高。
文檔編號(hào)F03D1/06GK202370744SQ20112048298
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者叢茜, 劉玉榮, 田為軍, 金敬福, 馬毅, 齊迎春 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)