本實用新型涉及一種減少風(fēng)力機葉尖渦流的雙段式小翼，屬于風(fēng)力機發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

正常情況下，風(fēng)力機葉片上下面的壓力差是風(fēng)力機升力的主要來源。伴隨風(fēng)力機的運行，在風(fēng)力機葉尖處，上卷的氣流會從葉尖向后拖起一條長長的渦流，渦流耗散著風(fēng)力機的能量，導(dǎo)致風(fēng)力機葉片風(fēng)能利用率特別低。如果既要保持葉片上下面的壓力差又不讓氣流從吸力面向上卷，只能把葉片做得足夠長，讓葉尖處的氣流卷動相對于整條葉片來說變得不那么明顯，但是葉片長度受到葉片結(jié)構(gòu)的限制，葉片過長還會導(dǎo)致風(fēng)力機運行不穩(wěn)定。同時風(fēng)力機在運行過程中，產(chǎn)生的噪音也比較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于，提供一種減少風(fēng)力機葉尖渦流的雙段式小翼，在風(fēng)力機葉尖位置采用一種非對稱的雙段式小翼來削弱渦流的產(chǎn)生，改善風(fēng)力機葉片空氣動力學(xué)特性，增加升阻比，降低了風(fēng)力機運行產(chǎn)生的噪音，大幅度提高了葉片風(fēng)能利用率及風(fēng)力機的運行穩(wěn)定性。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下的技術(shù)方案：

該種減少風(fēng)力機葉尖渦流的雙段式小翼安裝在風(fēng)力機葉片的葉尖處。所述雙段式小翼包括一組非對稱的葉片，即吸力面小翼和壓力面小翼。所述吸力面小翼位于風(fēng)力機葉片的葉片吸力面一側(cè)。所述壓力面小翼位于風(fēng)力機葉片的葉片壓力面一側(cè)。吸力面小翼與風(fēng)力機葉片法向夾角為16°～19°，壓力面小翼與風(fēng)力機葉片法向夾角為36°～39°。風(fēng)力機運轉(zhuǎn)時，來流經(jīng)過風(fēng)力機葉片，在葉尖處由于壓力差產(chǎn)生葉尖渦流。在葉尖處加裝該種非對稱式小翼，其中壓力面小翼會阻隔壓力面流體向葉尖吸力面流動，同時吸力面小翼會增加葉尖吸力面流體壓力，進一步減小葉尖壓力面、吸力面兩側(cè)的壓差，從而削弱葉尖渦流的產(chǎn)生。該種非對稱設(shè)計削弱了葉尖渦流的強度從而減小了葉尖流動分離，改善了風(fēng)力機葉片的空氣動力學(xué)特性，提高了風(fēng)輪的啟動特性，進而提高了風(fēng)力機的風(fēng)能利用率。

前述的吸力面小翼與風(fēng)力機葉片法向夾角為18°，壓力面小翼與風(fēng)力機葉片法向夾角為36°。安裝角為18°的吸力面小翼可以有效增加吸力面壓力，減小葉尖兩側(cè)壓差。安裝角為36°的壓力面小翼既能有效阻隔壓力面流體向吸力面流動，又不至于引起較大的空氣阻力，相對于安裝角度有一定的范圍，該種具體的安裝角度能夠更好地削弱葉尖渦流的產(chǎn)生。

前述的吸力面小翼和壓力面小翼均安裝在葉尖的弦長處，即吸力面小翼前部和壓力面小翼前部的安裝點均位于葉尖前緣處，吸力面小翼尾部和壓力面小翼尾部的安裝點均位于葉尖后緣處，安裝面折邊長度與葉尖翼型弦長相等。該種安裝方式避免了小翼在葉尖后緣處有未作用區(qū)域，減小后緣處的葉尖壓差，從而減少流動損失。風(fēng)力機實際運行時，葉尖受到風(fēng)力機葉片本體帶動導(dǎo)致受風(fēng)面的壓力較大，長期會導(dǎo)致葉尖發(fā)生翻轉(zhuǎn)，該種設(shè)置使得雙段式小翼產(chǎn)生的壓力場能夠補充葉尖上產(chǎn)生的壓力場，提高了葉尖的氣動效率，在提高風(fēng)力機的風(fēng)能利用率的同時，還提高了風(fēng)力機的運行穩(wěn)定性。

前述的吸力面小翼長度與葉尖翼型弦長相等，壓力面小翼長度為吸力面小翼長度的1/2，構(gòu)成非對稱的雙段式小翼，形成以較大曲率與風(fēng)力機葉片相融合的曲面，保護了葉尖及雙段式小翼附近的流場。當(dāng)流體流過高度融合的雙段式小翼時，會在小翼的垂直入流方向產(chǎn)生一個附加的法向力，該法向力的分量一部分產(chǎn)生升力，該升力與風(fēng)力機葉片升力的方向相同，從而增加了葉片升力；另一部分分量則進一步抵消風(fēng)力機葉片的阻力，在葉片升力增加的同時阻力減小，因而增加了風(fēng)力機葉片的升阻比，降低了風(fēng)力機的阻力系數(shù)。

前述的吸力面小翼和壓力面小翼的翼型剖面為三角形，吸力面小翼厚度和壓力面小翼厚度均從根部開始沿展長方向由大變小。該小翼作為風(fēng)力機葉片的延伸，有一定程度的削尖和后掠，以分散尾渦，減小其強度。

前述的吸力面小翼尾部和壓力面小翼尾部均成鋸齒狀，每個鋸齒的齒高為吸力面小翼長度的0.25倍，齒寬為齒高的1～1.2倍。鋸齒形設(shè)計改善了小翼尾緣氣動特性，將小翼尾緣大尺度脫落渦破碎成小尺度脫落渦，從而降低了小翼尾緣脫落渦噪聲。同時葉尖小翼還抑制了風(fēng)力機葉片葉尖渦噪聲。總體上降低了風(fēng)力機風(fēng)輪運行時產(chǎn)生的氣動噪聲。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益之處在于：在風(fēng)力機運行過程中，該種非對稱的雙段式小翼中的壓力面小翼阻隔壓力面流體向葉尖吸力面流動，同時吸力面小翼減小了葉尖的壓差，從而削弱了葉尖渦流的產(chǎn)生。另外小翼產(chǎn)生的尾渦在一定程度上能夠削弱一部分葉尖渦流，進一步達到減弱渦流的目的，進而改善風(fēng)力機葉片空氣動力學(xué)特性。該雙段式小翼明顯削弱風(fēng)力機葉片展向流動，增加了升阻比，降低了風(fēng)力機的阻力系數(shù)。通過雙段式小翼尾部鋸齒狀的設(shè)計，降低了風(fēng)力機產(chǎn)生的噪音，大幅度提高了葉片風(fēng)能利用率及風(fēng)力機的運行穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本實用新型中風(fēng)力機的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A的局部放大示意圖；

圖3是本實用新型中雙段式小翼的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中G的局部放大示意圖。

附圖標記的含義：1-雙段式小翼，2-吸力面小翼，3-壓力面小翼，4-風(fēng)力機葉片，5-葉片吸力面，6-葉片壓力面，7-葉尖，α-吸力面小翼與風(fēng)力機葉片法向夾角，β-壓力面小翼與風(fēng)力機葉片法向夾角，b-齒寬，h-齒高，t1-吸力面小翼厚度,t2-壓力面小翼厚度,B-葉尖翼型弦長，C-葉尖前緣，D-葉尖后緣，E1-吸力面小翼前部，E2-壓力面小翼前部，F(xiàn)1-吸力面小翼尾部，F(xiàn)2-壓力面小翼尾部，L1-吸力面小翼長度，L2-壓力面小翼長度。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的說明。

具體實施方式

本實用新型的實施例1：如圖1、圖2、圖3和圖4所示，該種減少風(fēng)力機葉尖渦流的雙段式小翼1安裝在風(fēng)力機葉片4的葉尖7處。雙段式小翼1包括一組非對稱的葉片，即吸力面小翼2和壓力面小翼3。吸力面小翼2位于風(fēng)力機葉片4的葉片吸力面5一側(cè)。壓力面小翼3位于風(fēng)力機葉片4的葉片壓力面6一側(cè)。吸力面小翼2與風(fēng)力機葉片4法向夾角α為18°，壓力面小翼3與風(fēng)力機葉片4法向夾角β為36°。安裝角為18°的吸力面小翼2可以有效增加吸力面壓力，減小葉尖7兩側(cè)壓差。安裝角為36°的壓力面小翼3既能有效阻隔壓力面流體向吸力面流動，又不至于引起較大的空氣阻力，該種布置能夠更好地削弱葉尖渦流的產(chǎn)生。

吸力面小翼2和壓力面小翼3均安裝在葉尖7的弦長處，即吸力面小翼前部E1和壓力面小翼前部E2的安裝點均位于葉尖前緣C處，吸力面小翼尾部F1和壓力面小翼尾部F2的安裝點均位于葉尖后緣D處，安裝面折邊長度與葉尖翼型弦長B相等。該種安裝方式避免了小翼在葉尖后緣D處有未作用區(qū)域，減小后緣處的葉尖7壓差，從而減少流動損失。風(fēng)力機實際運行時，葉尖7受到風(fēng)力機葉片4本體帶動導(dǎo)致受風(fēng)面的壓力較大，長期會導(dǎo)致葉尖7發(fā)生翻轉(zhuǎn)，該種設(shè)置使得雙段式小翼1產(chǎn)生的壓力場能夠補充葉尖7上產(chǎn)生的壓力場，提高了葉尖7的氣動效率，在提高風(fēng)力機的風(fēng)能利用率的同時，還提高了風(fēng)力機的運行穩(wěn)定性。吸力面小翼長度L1與葉尖翼型弦長B相等，壓力面小翼長度L2為吸力面小翼長度L1的1/2，構(gòu)成非對稱的雙段式小翼1，形成以較大曲率與風(fēng)力機葉片4相融合的曲面，保護了葉尖7及雙段式小翼1附近的流場。當(dāng)流體流過高度融合的雙段式小翼1時，會在小翼的垂直入流方向產(chǎn)生一個附加的法向力，該法向力的分量一部分產(chǎn)生升力，該升力與風(fēng)力機葉片4升力的方向相同，從而增加了葉片升力；另一部分分量則進一步抵消風(fēng)力機葉片4的阻力，在葉片升力增加的同時阻力減小，因而增加了風(fēng)力機葉片4的升阻比，降低了風(fēng)力機的阻力系數(shù)。吸力面小翼2和壓力面小翼3的翼型剖面為三角形，吸力面小翼厚度t1和壓力面小翼厚度t2均從根部開始沿展長方向由大變小。該小翼作為風(fēng)力機葉片4的延伸，有一定程度的削尖和后掠，以分散尾渦，減小其強度。吸力面小翼尾部F1和壓力面小翼尾部F2均成鋸齒狀，每個鋸齒的齒高h為吸力面小翼長度L1的0.25倍，齒寬b為齒高h的1.2倍。鋸齒形設(shè)計改善了小翼尾緣氣動特性，將小翼尾緣大尺度脫落渦破碎成小尺度脫落渦，從而降低了小翼尾緣脫落渦噪聲。同時葉尖7小翼還抑制了風(fēng)力機葉片4葉尖渦噪聲?？傮w上降低了風(fēng)力機風(fēng)輪運行時產(chǎn)生的氣動噪聲。

實施例2：如圖2和圖3所示，該種減少風(fēng)力機葉尖渦流的雙段式小翼1安裝在風(fēng)力機葉片4的葉尖7處。雙段式小翼1包括一組非對稱的葉片，即吸力面小翼2和壓力面小翼3。吸力面小翼2位于風(fēng)力機葉片4的葉片吸力面5一側(cè)。壓力面小翼3位于風(fēng)力機葉片4的葉片壓力面6一側(cè)。吸力面小翼2與風(fēng)力機葉片4法向夾角α為19°，壓力面小翼3與風(fēng)力機葉片4法向夾角β為39°。風(fēng)力機運轉(zhuǎn)時，來流經(jīng)過風(fēng)力機葉片4，在葉尖7處由于壓力差產(chǎn)生葉尖渦流。在葉尖7處加裝該種非對稱式小翼，其中壓力面小翼3會阻隔壓力面流體向葉尖7吸力面流動，同時吸力面小翼2會增加葉尖7吸力面流體壓力，進一步減小葉尖7壓力面、吸力面兩側(cè)的壓差，從而削弱葉尖渦流的產(chǎn)生。該種非對稱設(shè)計削弱了葉尖渦流的強度從而減小了葉尖7流動分離，改善了風(fēng)力機葉片4的空氣動力學(xué)特性，提高了風(fēng)輪的啟動特性，進而提高了風(fēng)力機的風(fēng)能利用率。