專(zhuān)利名稱(chēng)：大彎度風(fēng)力機(jī)翼型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水平軸風(fēng)力機(jī)槳葉的翼型，確切地說(shuō)是一種水平軸風(fēng)力機(jī)槳葉的翼型，屬于風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前的風(fēng)力機(jī)槳葉的翼型有許多種，有的沿用傳統(tǒng)的機(jī)翼翼型，如NACA4412，4415，4418，23012，23015等；Gttingen623，624等，層流翼型如FX60.126，61.140等；后來(lái)又針對(duì)風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)了專(zhuān)用翼型，如FFA-W3系列翼型等；但是，不管哪一種翼型，其做功能力都受到翼型彎度的限制。
現(xiàn)代的水平軸風(fēng)力機(jī)無(wú)論在外形還是槳葉翼型的選取上，都沿襲了飛機(jī)螺旋槳的習(xí)慣，但是仔細(xì)推敲，螺旋槳本是“從動(dòng)機(jī)”，屬“壓氣機(jī)”類(lèi)；而風(fēng)力機(jī)則是原動(dòng)機(jī)，屬“渦輪”類(lèi)，也叫風(fēng)力“渦輪”。那么，為什么本是渦輪的風(fēng)力機(jī)卻要選用壓氣機(jī)類(lèi)的翼型？在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，一級(jí)渦輪可以帶動(dòng)幾級(jí)壓氣機(jī)，也就是說(shuō)，單級(jí)渦輪的做功能力比單級(jí)壓氣機(jī)大得多，其差別就在于葉片的彎度不同，渦輪葉片的彎度比壓氣機(jī)的大得多。但是，在風(fēng)力機(jī)上，簡(jiǎn)單地照搬渦輪的大彎度翼型也是不行的，因?yàn)榻K歸風(fēng)力機(jī)的工作條件與發(fā)動(dòng)機(jī)上的渦輪不同，主要是后者葉片數(shù)量很多，葉片的稠度(也叫實(shí)度)很大，氣流在葉片之間的流動(dòng)受到限制而不易發(fā)生流動(dòng)分離，特別是在葉片的吸力面；然而風(fēng)力機(jī)則只有2-3個(gè)葉片，根本談不上“稠度”，因此在攻角較大時(shí)就會(huì)在吸力面產(chǎn)生流動(dòng)分離而影響風(fēng)力機(jī)的性能。為了提高葉片的做功能力，有人提出在傳統(tǒng)翼型尾緣壓力面一側(cè)加裝Gurney襟翼的方案，這增加了翼型的彎度，只要襟翼的高度適當(dāng)，則可達(dá)到更高的升阻比；但是并非所有的翼型采取這種措施都是有效的，而且襟翼明顯的增大了流動(dòng)阻力。本實(shí)用新型則采取了另外一種有效的措施提高葉片的做功能力。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是修改傳統(tǒng)翼型的形狀，使盡量還風(fēng)力渦輪的“渦輪”性質(zhì)本來(lái)面目，提高風(fēng)力機(jī)吸收風(fēng)能的能力，即做功能力，因而保留了傳統(tǒng)翼型吸力面的壓氣機(jī)性質(zhì)，以防止在大攻角時(shí)的氣流分離，從而保留了原有翼型的優(yōu)良?xì)鈩?dòng)性能；而在壓力面，則體現(xiàn)風(fēng)力機(jī)的渦輪性質(zhì)，盡量加大翼型的彎度，以大幅度提高其做功能力，從而提高風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)。本實(shí)用新型的翼型，吸力面與傳統(tǒng)翼型相同，而在壓力面，從距前緣弦向距離為其弦長(zhǎng)的5％-20％處開(kāi)始，以連接半徑R1先向外凸，接著以連接半徑R2光滑地向內(nèi)凹，并光滑過(guò)渡到鈍后緣，鈍后緣的厚度為0％-2％翼型弦長(zhǎng)，顯然，當(dāng)后緣的厚度為0％時(shí)，鈍后緣則變成了通常的尖后緣。R1與R2的連接要使得翼型的最大厚度不大于對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)翼型的最大厚度；本實(shí)用新型的翼型中弧線(xiàn)的最大彎度為b，最大彎度值在4％-10％弦長(zhǎng)之間，顯著大于通常的風(fēng)力機(jī)翼型的最大厚度。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)大大提高，使發(fā)電成本降低，同時(shí)其重量減輕，這又進(jìn)一步降低了其生產(chǎn)成本。
圖1為本實(shí)用新型的翼型實(shí)施例；圖2為圖1的局部放大示意圖；圖3為傳統(tǒng)翼型與本實(shí)用新型翼型的比較示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明翼型與傳統(tǒng)翼型的風(fēng)洞比較實(shí)驗(yàn)繪制的功率提高率數(shù)據(jù)曲線(xiàn)。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)用新型翼型由前緣23、鈍后緣27(即上后緣點(diǎn)24與下后緣點(diǎn)25的連線(xiàn))、吸力面21(從前緣23到上后緣點(diǎn)24)、壓力面22(從前緣23到下后緣點(diǎn)25)組成，其弦線(xiàn)長(zhǎng)度簡(jiǎn)稱(chēng)弦長(zhǎng)，這里指從前緣23到上后緣點(diǎn)24間的距離。中弧線(xiàn)28(即翼型各點(diǎn)內(nèi)切圓中心的連線(xiàn))，翼型的最大彎度為b。氣流從前緣23分流，經(jīng)吸力面21和壓力面22流向鈍后緣27。在壓力面，從點(diǎn)26開(kāi)始，壓力面22先向外凸，連接半徑R1大于30％的弦長(zhǎng)，接著光滑地向內(nèi)凹，連接半徑R2大于55％的弦長(zhǎng)，并光滑過(guò)渡到鈍后緣27的下后緣點(diǎn)25，以保證在翼型的工作攻角范圍內(nèi)不會(huì)發(fā)生氣流從壓力面22的分離現(xiàn)象；點(diǎn)26距前緣23的沿弦向距離為其弦長(zhǎng)的5％-20％，以保留傳統(tǒng)翼型的某些優(yōu)良性能，例如對(duì)攻角變化的適應(yīng)性以及在有外來(lái)物污染情況下的良好性能；R1與R2的連接要使得翼型的最大厚度不大于對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)翼型的最大厚度；鈍后緣27的厚度為0-2％弦長(zhǎng)，顯然，當(dāng)鈍后緣27的厚度為0時(shí)，鈍后緣則變成了通常的尖后緣。本實(shí)用新型的翼型中弧線(xiàn)的最大彎度為b，最大彎度值在4％-10％弦長(zhǎng)之間；圖2是圖1的后緣放大圖。
參照?qǐng)D3，將傳統(tǒng)翼型與本實(shí)用新型翼型重疊放置，圖中虛線(xiàn)為傳統(tǒng)翼型的中弧線(xiàn)18，顯然，本實(shí)用新型翼型的最大彎度b比傳統(tǒng)翼型的最大彎度a大大增加了，同時(shí)本實(shí)用新型翼型的質(zhì)量也比傳統(tǒng)翼型的質(zhì)量要輕。
參照?qǐng)D4，為根據(jù)本實(shí)用新型翼型與傳統(tǒng)翼型的風(fēng)力機(jī)風(fēng)洞對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的功率提高率曲線(xiàn)?？梢?jiàn)，裝有本實(shí)用新型翼型的風(fēng)力機(jī)的功率，或風(fēng)能利用系數(shù)大大增加。
盡管本實(shí)用新型是針對(duì)風(fēng)力機(jī)而提出的，但是它的設(shè)計(jì)思想同樣適用于所有的壓氣機(jī)類(lèi)的葉片和低速翼型，如軸流壓氣機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、螺旋槳和直升機(jī)的旋翼等。
權(quán)利要求1.一種大彎度風(fēng)力機(jī)翼型，由前緣(23)、后緣(27)、吸力面(21)和壓力面(22)組成，吸力面(21)是壓氣機(jī)類(lèi)葉型的型面，所述壓力面(22)的彎度比傳統(tǒng)的壓氣機(jī)葉型彎度增大，其特征在于使翼型的最大彎度在4％-10％翼型弦長(zhǎng)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大彎度風(fēng)力機(jī)翼型，其特征在于在5％-20％翼型弦長(zhǎng)之后的壓力面(22)先向外凸，連接半徑R1大于30％翼型弦長(zhǎng)；接著光滑向內(nèi)凹，連接半徑R2大于55％翼型弦長(zhǎng)，并光滑過(guò)渡到后緣(27)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大彎度風(fēng)力機(jī)翼型，其特征在于翼型可以有鈍后緣或尖后緣，其后緣厚度為0％-2％翼型弦長(zhǎng)。
專(zhuān)利摘要大彎度風(fēng)力機(jī)翼型，保持了傳統(tǒng)槳葉的吸力面形狀，而將其壓力面及后緣進(jìn)行了大幅度的修改使在5％－20％翼型弦長(zhǎng)之后的壓力面先向外凸，接著光滑向內(nèi)凹，并光滑過(guò)渡到后緣，并使其后緣厚度為0％－2％翼型弦長(zhǎng)；從而使翼型的最大彎度增加到4％－10％翼型弦長(zhǎng)。這樣克服了傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力機(jī)槳葉的翼型彎度太小，做功能力不高的缺點(diǎn)，因而在相同的條件下，使風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)大大提高，發(fā)電成本顯著降低。
文檔編號(hào)F03D11/00GK2876367SQ200520093378
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月9日
發(fā)明者申振華 申請(qǐng)人:申振華