葉尖尾緣呈鋸齒狀結構的風力機葉片及風力機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及風能發(fā)電技術領域，尤其是涉及一種葉尖尾緣呈鋸齒狀結構的風力機葉片和具有鋸齒狀葉尖結構葉片的風力機。
【背景技術】
[0002]隨著風能產業(yè)的快速發(fā)展，風電場距離居民區(qū)越來越近，風力機氣動噪聲問題日益凸顯，在國外已經(jīng)引起了一些環(huán)保組織的關注，并陸續(xù)收到來自風電場附近居民的投訴。為此，各國都相繼制定了對風力機氣動噪聲進行嚴格限制的條例。風力機氣動噪聲問題已成為目前限制風力機發(fā)展的主要因素之一，因此亟待發(fā)展有效的風力機氣動噪聲抑制技術。
[0003]風力機葉尖是氣動力產生的主要區(qū)域，有限長度的葉片旋轉運動時，由于葉尖壓力面和吸力面的壓力差，導致壓力面氣流繞過葉尖端面流入吸力面，既破壞了葉尖二維流動情況，同時會產生葉尖渦。葉尖渦是造成葉片效率減小、疲勞載荷增加的主要原因之一。為了提高風力機的風能利用系數(shù)和降低風力機噪聲，世界各國的研宄者提出了各種各樣的方法，如采用氣動性能優(yōu)化的葉片、設計低噪高效的翼型，在風輪外圍增加擴散器(Diffuser)、在后緣添加襟翼，在葉尖添加小翼(Tip Vane)等。以上研宄方法都是在葉片設計完成后通過在葉片上添加氣動原件和設計新葉片來改變風力機氣動特性以降低風力機氣動噪聲，而沒有從葉片設計根源入手解決問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明在水平軸風力機葉尖開槽，使葉尖結構變化，葉尖尾緣呈鋸齒狀，在不增加成本的前提下對葉尖結構進行改進設計，降低風力機葉尖噪聲，減少葉片的疲勞程度，延長風力機使用壽命。
[0005]本發(fā)明提供的一種葉尖尾緣呈鋸齒狀結構的風力機葉片，其特征在于，包括葉片本體，葉片本體的葉尖尾緣呈鋸齒狀。
[0006]進一步地，葉尖尾緣鋸齒的長度為葉片本體長度的10%。
[0007]本發(fā)明還提供了一種風力機，包括葉尖尾緣呈鋸齒狀的葉片、導流罩、發(fā)電機、控制器、蓄電池、逆變器和電流負載；導流罩位于葉片的前端，發(fā)電機位于葉片的后部，發(fā)電機、蓄電池均與控制器電連接，蓄電池、電流負載均與逆變器電連接。
[0008]本發(fā)明提供的一種葉尖尾緣呈鋸齒狀結構的風力機葉片，在水平軸風力機葉尖尾緣部位開槽，使葉尖尾緣呈鋸齒狀，在不增加成本的前提下對葉尖結構進行改進設計，工藝簡單，費用低，便于一體化設計，可規(guī)?；a。同時，在保證輸出功率基本不變的情況下，降低風力機葉尖噪聲，減少葉片的疲勞程度，延長風力機使用壽命。
【附圖說明】
[0009]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對【具體實施方式】或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0010]圖1為本發(fā)明實施例提供的葉尖尾緣呈鋸齒狀結構的風力機葉片葉尖部位的示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明實施例提供的風力機近尾跡區(qū)域旋轉角度為90°時測試截面測點布置示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明葉尖改型前后風力機的風速和功率的關系變化曲線圖；
[0013]圖4為本發(fā)明葉尖改型前后風力機的風速和風能利用系數(shù)變化曲線圖；
[0014]圖5為本發(fā)明葉尖改型前后風力機在尖速比λ = 7.5，X = 30cm，測試旋轉角為90°的7個測點旋轉基頻噪聲變化圖；
[0015]圖6為本發(fā)明葉尖改型前后風力機在尖速比λ = 7.5，X = 30cm，測試旋轉角為90°的7個測點的葉尖渦脫落頻率噪聲變化圖。
【具體實施方式】
[0016]下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0017]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種葉尖尾緣呈鋸齒狀結構的風力機葉片，其特征在于，包括葉片本體，葉片本體的葉尖尾緣呈鋸齒狀。鋸齒葉尖尾緣的幾何參數(shù)包括鋸齒高度H和葉尖尾緣鋸齒長度L，長度L為葉片本體長度的10%。
[0019]本發(fā)明還提供了一種風力機，包括葉尖尾緣呈鋸齒狀的葉片、導流罩、發(fā)電機、控制器、蓄電池、逆變器和電流負載；導流罩位于葉片的前端，發(fā)電機位于葉片的后部，發(fā)電機、蓄電池均與控制器電連接，蓄電池、電流負載均與逆變器電連接。
[0020]基于風力機空氣空力學理論，詳細分析研宄葉片關鍵參數(shù)(如葉尖速比、風輪直徑、雷諾數(shù)、翼型氣動性能及葉片載荷等)對風力機性能的影響；進而在整個葉片設計上采用全新設計的風力機翼型系列，提出以最大功率系數(shù)及單位面積發(fā)電量最大為多目標優(yōu)化模型，以弦長、扭角為設計變量，有效控制葉片載荷以提高葉片疲勞壽命，建立新型風力機葉片設計及優(yōu)化數(shù)學模型。應用該設計模型，在計算功率系數(shù)、推力系數(shù)和轉矩系數(shù)時，將各微元葉素面的局部功率系數(shù)、推力系數(shù)和轉矩系數(shù)進行多段累加求和，得到整個葉片的氣動性能系數(shù)。采用該方法對風力機葉片外形和葉尖外形進行設計和改型，得到葉尖尾緣呈鋸齒狀的風力機葉片。
[0021]設計具體步驟:
[0022]第一步考慮風力機葉片實際風場的概率分布，對風力機設計特征風速進行計算和分析；
[0023]第二步通過比較分析，選取氣動性能良好風力機翼型；以風力機的單位面積發(fā)電量為目標函數(shù)，采用動因子連續(xù)多段疊加法結合已開發(fā)的優(yōu)化設計軟件，確定葉片關鍵參數(shù)，設計模型風力機葉片；
[0024]第三步對風力機翼型所構造的葉片外形參數(shù)進行局部改良和修型，主要針對葉尖