一種尾部結構可調(diào)的風電葉片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種尾部結構可調(diào)的風電葉片，包括葉片主體和葉片尾部；其特征在于：所述葉片尾部包括內(nèi)轉軸、內(nèi)葉片、外轉軸、外葉片，所述內(nèi)葉片和外葉片可以分別繞內(nèi)轉軸和外轉軸旋轉，通過兩個內(nèi)葉片與兩個外葉片兩兩之間的結構配合，可以構成3種具有不同氣動性能的尾部結構，所述葉片主體在靠近葉片尾部的低曲率區(qū)域采用了平面化處理，以便外葉片旋轉后可以與其完全貼合。本發(fā)明提供的一種尾部結構可調(diào)的風電葉片可以根據(jù)不同季節(jié)風能利用的特點，對葉片結構作出分階段地調(diào)整，更好地滿足不同時期內(nèi)對葉片掃掠面積、阻力特性、結構強度的要求，從而更加有效地捕捉風能，提高風能的利用效率。
【專利說明】
一種尾部結構可調(diào)的風電葉片
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種風電葉片，具體涉及一種尾部結構可調(diào)的風電葉片。
【背景技術】
[0002]風能作為一種可再生能源，在煤、石油和天然氣等非可再生能源日益耗竭以及全世界對可持續(xù)發(fā)展要求的情況下，正越來越來受到世界各國的關注。在風電技術中，風力發(fā)電機組的葉片作為捕獲風能最直接的部件，具有重要的作用。葉片的直徑、弦長、各截面翼型選擇、縱向的扭角分布等都會影響到葉片的氣動性能，進而影響風機的功率輸出。葉片設計過程中，還要考慮結構的強度。實際葉片通常兼顧了葉片的氣動性能和結構強度，是二者妥協(xié)的產(chǎn)物。風能具有風速和風向多變的特性，尤其具有很強的隨季節(jié)的波動性，對于一種固定的葉片結構，只能選擇在風能利用過程中平均意義上的較優(yōu)結構參數(shù)，而無法根據(jù)不同時期風能的特點作出改變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種尾部結構可調(diào)的風電葉片，能夠根據(jù)不同季節(jié)風能的特點調(diào)整葉片結構，更好地滿足不同風能利用的時期內(nèi)對葉片強度和氣動性能的要求
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0005]—種尾部結構可調(diào)的風電葉片，包括葉片主體I和葉片尾部;其特征在于:所述葉片尾部包括內(nèi)轉軸a2、內(nèi)葉片a3、外葉片a4、外葉片b5、內(nèi)葉片b6、內(nèi)轉軸b7、外轉軸a8、外轉軸b9，所述內(nèi)葉片a3、內(nèi)葉片b6、外葉片a4、外葉片b5可以分別繞內(nèi)轉軸a2、內(nèi)轉軸b7、外轉軸a8、外轉軸b9旋轉，通過內(nèi)葉片a3與內(nèi)葉片b6、外葉片a4與外葉片b5兩兩之間的結構配合，構成3種具有不同氣動性能的尾部結構，所述葉片主體I在靠近葉片尾部的低曲率區(qū)域采用了平面化處理，以便外葉片a4、外葉片b5旋轉后可以與其完全貼合。
[0006]所述內(nèi)葉片a3與內(nèi)葉片b6結構相同，其截面形狀均為底角為7.5°的等腰三角形，所述外葉片a4與外葉片b5結構相同，二者貼合時其共同體的截面形狀為底角為底角75°的等腰三角形，內(nèi)葉片a3、內(nèi)葉片b6、外葉片a4和外葉片b5均貼合時，構成截面形狀為底角82.5°的等腰三角形。
[0007]所述內(nèi)轉軸a2和外轉軸a8在沿葉片長度方向的一條直線上，二者的旋轉是獨立的，內(nèi)轉軸a2位于中間，與內(nèi)葉片a3聯(lián)接，外轉軸a8位于兩側，與外葉片a4聯(lián)接;所述內(nèi)轉軸b7和外轉軸b9在沿葉片長度方向的一條直線上，二者的旋轉是獨立的，內(nèi)轉軸b7位于中間，與內(nèi)葉片b6聯(lián)接，外轉軸a9位于兩側，與外葉片b5聯(lián)接;所述內(nèi)轉軸a2與內(nèi)轉軸b7的轉動是同步的，外轉軸a8與外轉軸b9的轉動是同步的。
[0008]和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0009]本發(fā)明提供的一種尾部結構可調(diào)的風電葉片，可以通過控制尾部葉片的轉動和配合，構成3種具有不同氣動性能的尾部結構。由于風能具有季節(jié)性波動的特點，在葉片運行期間，本發(fā)明提供的一種尾部結構可調(diào)的風電葉片可以根據(jù)不同季節(jié)風能利用的特點，對葉片結構作出分階段地調(diào)整，更好地滿足不同時期內(nèi)對葉片掃掠面積、阻力特性、結構強度的要求，從而更加有效地捕捉風能，提高風能利用效率。此外，本發(fā)明在葉片尾部的低曲率區(qū)域采用平面化處理，使得旋轉葉片可以與其完全貼合，增強了結構的可靠性，并且葉片整體結構的影響較小。
【附圖說明】
[0010]圖1a為內(nèi)葉片a3、內(nèi)葉片b6、外葉片a4和外葉片b5均閉合時葉片的斷面圖。
[0011 ]圖1b為外葉片a4和外葉片b5打開時葉片的斷面圖。
[0012]圖1c為內(nèi)葉片a3、內(nèi)葉片b6、外葉片a4和外葉片b5均打開時葉片的斷面圖。
[0013]圖2a為內(nèi)葉片a3、內(nèi)葉片b6、外葉片a4和外葉片b5均閉合時葉片整體的結構圖，圖中采用了重合斷面圖。
[0014]圖2b為圖2a的局部放大圖1。
[0015]圖3a為為外葉片a4和外葉片b5打開時葉片整體的結構圖，圖中采用了重合斷面圖。
[0016]圖3b為圖3a的局部放大圖Π。
[0017]圖4a為內(nèi)葉片a3、內(nèi)葉片b6、外葉片a4和外葉片b5均打開時葉片整體的結構圖，圖中采用了重合斷面圖。
[0018]圖4b為圖4a的局部放大圖1。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0020]如圖la、圖2a和圖2b所示，本發(fā)明一種尾部結構可調(diào)的風電葉片，包括葉片主體1、內(nèi)轉軸a2、內(nèi)葉片a3、外葉片a4、外葉片b5、內(nèi)葉片b6、內(nèi)轉軸b7、外轉軸a8、外轉軸b9。所述內(nèi)葉片a3、內(nèi)葉片b6、外葉片a4、外葉片b5可以分別繞內(nèi)轉軸a2、內(nèi)轉軸b7、外轉軸a8、外轉軸b9旋轉，通過內(nèi)葉片a3與內(nèi)葉片b6、外葉片a4與外葉片b5兩兩之間的結構配合，構成3種具有不同氣動性能的尾部結構，圖la、圖1b和圖1c給出了這3種尾部結構的斷面圖。從圖lb、圖3a和圖3b中可以看出，隨著外葉片a4和外葉片b5的打開，葉片的尾部的邊緣變厚、掃掠面積變小、剛度增加，適合平均風速較高的時期；而在外葉片a4和外葉片b5打開的基礎上，隨著內(nèi)葉片a3和外葉片a4的打開，如圖1c、圖4a和圖4b所示，上述變化趨勢進一步延續(xù)，這種結構適合風速更高的時期。相比與固定葉片，該結構能夠根據(jù)，不同時期內(nèi)風能的特點，對葉片的結構和截面形狀作出相應的調(diào)整，因而可以更好地捕捉風能。
[0021]如圖la、圖1b和圖1c所示，葉片主體I在靠近葉片尾部的低曲率區(qū)域采用了平面化處理，以便外葉片a4、外葉片b5旋轉后可以與其完全貼合。增強了結構的可靠性，降低氣流通過的阻力。
[0022]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，如圖1a、圖1b和圖1c所示，所述內(nèi)葉片a3與內(nèi)葉片b6結構相同，其截面形狀均為底角為7.5°的等腰三角形，所述外葉片a4與外葉片b5結構相同，二者貼合時其共同體的截面形狀為底角為底角75°的等腰三角形，內(nèi)葉片a3、內(nèi)葉片b6、夕卜葉片a4和外葉片b5均貼合時，構成截面形狀為底角82.5°的等腰三角形。這種尾部葉片結構在閉合時可以模擬葉片原有的輪廓，而在內(nèi)葉片a3、內(nèi)葉片b6、外葉片a4、外葉片b5打開或者部分打開時，避免引起氣流通過時阻力的驟然增大。
[0023 ]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，如圖2a、圖2b、圖3a、圖3b、圖4a、圖4b所示，所述內(nèi)轉軸a2和外轉軸a8在沿葉片長度方向的一條直線上，二者的旋轉是獨立的，內(nèi)轉軸a2位于中間，與內(nèi)葉片a3聯(lián)接，外轉軸a8位于兩側，與外葉片a4聯(lián)接;所述內(nèi)轉軸b7和外轉軸b9的相對位置和作用關系與內(nèi)轉軸a2和外轉軸a8相同，二者在沿葉片長度方向的一條直線上，其旋轉是相互獨立的，內(nèi)轉軸b7位于中間，與內(nèi)葉片b6聯(lián)接，外轉軸a9位于兩側，與外葉片b5聯(lián)接。值得指出的是，可旋轉的葉片的命名“內(nèi)” “外”表示葉片尾部的兩層可旋轉葉片間的包覆關系，而轉軸的命名“內(nèi)” “外”表示轉軸位于葉片長度方向上的中間與兩側的相對位置關系。
[0024]圖2a、圖3a和圖4a采用了重合斷面圖，顯示了葉片的實際形狀，葉片尾部背面和正面(觀察面)的結構原理是相同的，故圖2a、圖3a和圖4a中展示了正面的結構圖，位于背面的內(nèi)轉軸b7和外轉軸b9以同一位置的括號標示。斷面剖切的位置是內(nèi)轉軸a2和內(nèi)轉軸b7的區(qū)域，圖2a、圖3a和圖4a中顯示了內(nèi)葉片a3與內(nèi)轉軸a2、內(nèi)葉片b6與內(nèi)轉軸b7聯(lián)接的示意圖，而位于兩側的外轉軸a8與外葉片a4、外轉軸b9與外葉片b5的聯(lián)接方式與圖2a、圖3a和圖4a中展示聯(lián)接方式相同。
[0025]所述內(nèi)轉軸a2與內(nèi)轉軸b7的轉動是同步的，外轉軸a8與外轉軸b9的轉動是同步的，進而其各自聯(lián)接的內(nèi)葉片a3與內(nèi)葉片b6的轉動同步，外葉片a4與外葉片b5的轉動同步，這樣才能獲得穩(wěn)定的葉片尾部結構，達到如圖2b、圖3b、圖4b所示的改變?nèi)~片掃掠面積的目的。
【主權項】
1.一種尾部結構可調(diào)的風電葉片，包括葉片主體(I)和葉片尾部；其特征在于:所述葉片尾部包括內(nèi)轉軸a(2)、內(nèi)葉片a(3)、外葉片a(4)、外葉片b(5)、內(nèi)葉片b(6)、內(nèi)轉軸b(7)、外轉軸a(8)、外轉軸b(9)，所述內(nèi)葉片a(3)、內(nèi)葉片b(6)、外葉片a(4)、外葉片b(5)可以分別繞內(nèi)轉軸a(2)、內(nèi)轉軸b(7)、外轉軸a(8)、外轉軸b(9)旋轉，通過內(nèi)葉片a(3)與內(nèi)葉片b(6)、外葉片a(4)與外葉片b(5)兩兩之間的結構配合，構成3種具有不同氣動性能的尾部結構，所述葉片主體(I)在靠近葉片尾部的低曲率區(qū)域采用了平面化處理，以便外葉片a(4)、外葉片b(5)旋轉后可以與其完全貼合。2.根據(jù)權利要求1所述的一種尾部結構可調(diào)的風電葉片，其特征在于:所述內(nèi)葉片a(3)與內(nèi)葉片b(6)結構相同，其截面形狀均為底角為7.5°的等腰三角形，所述外葉片a(4)與外葉片b(5)結構相同，二者貼合時其共同體的截面形狀為底角為底角75°的等腰三角形，內(nèi)葉片3(3)、內(nèi)葉片13(6)、外葉片&(4)和外葉片13(5)均貼合時，構成截面形狀為底角82.5°的等腰三角形。3.根據(jù)權利要求1所述的一種尾部結構可調(diào)的風電葉片，其特征在于:所述內(nèi)轉軸a(2)和外轉軸a(8)在沿葉片長度方向的一條直線上，二者的旋轉是獨立的，內(nèi)轉軸a(2)位于中間，與內(nèi)葉片a(3)聯(lián)接，外轉軸a(8)位于兩側，與外葉片a(4)聯(lián)接;所述內(nèi)轉軸b(7)和外轉軸b(9)在沿葉片長度方向的一條直線上，二者的旋轉是獨立的，內(nèi)轉軸b(7)位于中間，與內(nèi)葉片b(6)聯(lián)接，外轉軸a(9)位于兩側，與外葉片b(5)聯(lián)接;所述內(nèi)轉軸a(2)與內(nèi)轉軸b(7)的轉動是同步的，外轉軸a (8)與外轉軸b (9)的轉動是同步的。
【文檔編號】F03D1/06GK106089570SQ201610652711
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月10日 公開號201610652711.6, CN 106089570 A, CN 106089570A, CN 201610652711, CN-A-106089570, CN106089570 A, CN106089570A, CN201610652711, CN201610652711.6
【發(fā)明人】孔偉佳, 吳東垠
【申請人】西安交通大學