改型，得到葉尖尾緣呈鋸齒狀的風力機葉片。
[0025]為了準確全面測試葉尖尾緣呈鋸齒狀和葉尖尾緣無鋸齒的風力機的噪聲特性，利用聲陣列法對距離風輪旋轉(zhuǎn)平面30cm截面旋轉(zhuǎn)角度為90°時的測試線上7個測點進行測試。其測試區(qū)域三維坐標軸定義為，與風輪旋轉(zhuǎn)軸垂直且通過風力機葉片葉尖翼型前緣點的平面定義為風輪旋轉(zhuǎn)平面，風輪旋轉(zhuǎn)軸與該平面的交點為風輪旋轉(zhuǎn)中心，沿風輪旋轉(zhuǎn)中心向風輪旋轉(zhuǎn)平面徑向方向向外水平移動30cm設(shè)置為坐標原點O。測試線上的每個測點間隔10cm，具體測試布置示意圖2所示。
[0026]在本實施例中，測試鋸齒葉尖尾緣結(jié)構(gòu)參數(shù)為高度H = 0.87cm，鋸齒形狀為等邊三角形尖齒，夾角為60°，葉尖尾緣鋸齒整體長度L = 6.5cm的風力機的外特性，與未改型風力機進行對比。測試方法利用負載不變，改變來流風速的試驗法測量風力機輸出功率和風能利用系數(shù)Cp的變化，其結(jié)果見圖3和圖4。由圖3可以看出，在3-8m/s風速范圍鋸齒葉尖尾緣結(jié)構(gòu)的風力機輸出功率低于未改型葉尖風力機輸出功率，在8-14m/s的風速范圍鋸齒葉尖尾緣結(jié)構(gòu)的風力機輸出功率明顯高于未改型葉尖風力機輸出功率。同樣由圖4可以看出，在3-8m/s風速范圍鋸齒葉尖尾緣結(jié)構(gòu)的風力機風能利用系數(shù)低于未改型葉尖風力風能利用系數(shù)，在8-14m/s的風速范圍鋸齒葉尖尾緣結(jié)構(gòu)的風力機風能利用系數(shù)明顯高于未改型葉尖風力機風能利用系數(shù)。鋸齒葉尖尾緣結(jié)構(gòu)的風力機風能利用系數(shù)最大值0.354出現(xiàn)在來流風速為4m/s，未改型葉尖風力機風能利用系數(shù)最大值0.364出現(xiàn)在來流風速為5m/sο由此可見，鋸齒葉尖尾緣結(jié)構(gòu)對風力機動力性能在中高風速段有較大影響，在低風速段影響較小。額定風速13m/s所對應功率分別為未改型葉尖風力機316W，鋸齒葉尖尾緣結(jié)構(gòu)的風力機313W。通過計算，鋸齒葉尖尾緣結(jié)構(gòu)的風力機功率下降0.95%。由此可知，改型后的葉尖尾緣鋸齒形結(jié)構(gòu)風力機對風力機功率和風能利用率影響不大。
[0027]在本實施例中，通過對額定尖速比λ = 7.5下葉尖改型前后水平軸風力機風輪葉尖下游三維區(qū)域噪聲頻譜圖的分析，風力機葉尖區(qū)域噪聲的頻譜圖是主要是由風輪葉片的旋轉(zhuǎn)基頻及諧波、葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的葉尖渦脫落頻率、風洞動力風扇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的頻率構(gòu)成。我們采用鋸齒葉尖尾緣結(jié)構(gòu)參數(shù)為高度H = 0.87cm，鋸齒形狀為等邊三角形尖齒，夾角為60°，葉尖尾緣鋸齒整體長度L = 6.5cm的風力機，然后測試未改型和改型后的風力機在來流風速13m/s時，尖速比λ = 7.5, X = 30cm測試旋轉(zhuǎn)角為90°的7個測點的旋轉(zhuǎn)基頻72Hz所對應的旋轉(zhuǎn)噪聲變化見圖5，葉尖渦脫落頻率357Hz所對應的葉尖噪聲變化見圖6。
[0028]由圖5可見，鋸齒型葉尖尾緣結(jié)構(gòu)對風輪的旋轉(zhuǎn)噪聲產(chǎn)生的影響，使旋轉(zhuǎn)基頻及其諧波關(guān)系的頻率所對應的頻譜圖峰值有明顯下降趨勢，其旋轉(zhuǎn)基頻噪聲變化值波動范圍在-0.71%至-4.95%，平均降低了 2.83%。發(fā)現(xiàn)在測點5和測點6有葉尖渦通過，使得測點5和測點6旋轉(zhuǎn)噪聲的聲壓值升高。從圖6可見，鋸齒型葉尖尾緣結(jié)構(gòu)對葉尖渦噪聲值產(chǎn)生的影響，其葉尖渦噪聲變化值波動范圍在-0.99%至-5.71%，平均降低了 3.76%，并且進一步證明在測點5和6之間有葉尖渦通過，使得該點葉尖渦噪聲的聲壓值升高，但是都低于未改型葉尖。由此可知，改型后的鋸齒型葉尖尾緣結(jié)構(gòu)有效降低風力機葉尖噪聲。
[0029]通過風力機外特性測試發(fā)現(xiàn)鋸齒葉尖尾緣結(jié)構(gòu)對風力機動力性能在中高風速段有較大影響，在低風速段影響較小。在來流風速為13m/s，尖速比λ =7.5下，通過對鋸齒型葉尖尾緣結(jié)構(gòu)風力機與葉尖未改型風力機的葉尖下游測試旋轉(zhuǎn)角為90°的7個測點測試，發(fā)現(xiàn)鋸齒型葉尖尾緣結(jié)構(gòu)使風輪旋轉(zhuǎn)基頻及其諧波關(guān)系的頻率所對應的頻譜圖峰值有明顯下降的趨勢，平均降低了 2.83%。同時鋸齒型葉尖尾緣結(jié)構(gòu)對葉尖渦的脫落頻率所對應的頻譜圖峰值產(chǎn)生影響，使之最大降低5.71%。
[0030]通過對葉尖結(jié)構(gòu)的改型，本發(fā)明提供的一種葉尖尾緣呈鋸齒狀結(jié)構(gòu)的風力機葉片和風力機，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。
[0031]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種葉尖尾緣呈鋸齒狀結(jié)構(gòu)的風力機葉片，其特征在于，包括葉片本體，所述葉片本體的葉尖尾緣呈鋸齒狀。2.—種尾緣呈鋸齒狀結(jié)構(gòu)的風力機葉片，其特征在于，所述葉尖尾緣鋸齒的長度為所述葉片本體長度的10%。3.一種風力機，其特征在于，包括如權(quán)利要求1所述的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； 所述導流罩位于所述葉片的前端，所述發(fā)電機位于所述葉片的后部，所述發(fā)電機、所述蓄電池均與所述控制器電連接，所述蓄電池、所述電流負載均與所述逆變器電連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及風能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種葉尖尾緣呈鋸齒狀結(jié)構(gòu)的風力機葉片，包括葉片本體，葉片本體的葉尖尾緣呈鋸齒狀，還提供有一種風力機，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。本發(fā)明提供的一種葉尖尾緣呈鋸齒狀結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)進行改進設(shè)計，工藝簡單，費用低，便于一體化設(shè)計，可規(guī)?；a(chǎn)。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。
【IPC分類】F03D11/00
【公開號】CN104948396
【申請?zhí)枴緾N201510434944
【發(fā)明人】代元軍, 李保華, 袁興彪, 任常在, 崔祖濤, 周林元
【申請人】代元軍
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年7月22日