專(zhuān)利名稱(chēng)：小型風(fēng)力機(jī)葉片翼型族的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小型風(fēng)力機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及應(yīng)用于小型風(fēng)力機(jī)葉片內(nèi)側(cè)的翼型構(gòu)造族。
背景技術(shù)：
翼型是指風(fēng)力機(jī)葉片的橫截面，葉片內(nèi)側(cè)是指葉片較靠近葉片根部的一側(cè)。常規(guī)翼型一般為飛行器設(shè)計(jì)并不是專(zhuān)為風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)，常規(guī)翼型工作攻角范圍一般都較窄，即零升力角大、失速角小，而且失速以后升力不理想。因此采用常規(guī)翼型葉片設(shè)計(jì)的風(fēng)力機(jī)只用轉(zhuǎn)速在較短的一段范圍內(nèi)風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率才比較高，導(dǎo)致風(fēng)況變化大時(shí)難于一直較高效率地利用風(fēng)能。另外當(dāng)風(fēng)速較小時(shí)，風(fēng)力機(jī)還未轉(zhuǎn)動(dòng)而且對(duì)好風(fēng)向時(shí)，不采用變槳技術(shù)的風(fēng)力機(jī)，這時(shí)候翼型的工作攻角一般在40° 90°的范圍，常規(guī)翼型在這段攻角范圍升力系數(shù)非常低，所以采用常規(guī)翼型風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)風(fēng)速較高，導(dǎo)致風(fēng)速較低時(shí)風(fēng)能不可利用。小型風(fēng)力機(jī)經(jīng)常會(huì)使用于一些季風(fēng)區(qū)域、中等風(fēng)能分布區(qū)域和其它一些風(fēng)況變化較大的區(qū)域，這些風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)期望轉(zhuǎn)速在較長(zhǎng)的一段范圍內(nèi)風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率都比較高；還期望啟動(dòng)風(fēng)速較小。由于風(fēng)力葉片需要長(zhǎng)時(shí)間工作于戶(hù)外，葉片外表面上會(huì)沉積冰凍或灰塵等顆粒，所以風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)期望翼型對(duì)污染和粗糙度的影響較不敏感。另外，為了便于安裝，小型風(fēng)力機(jī)的根部一般設(shè)計(jì)為矩形或圓角矩形，常規(guī)翼型無(wú)法直接和矩形或圓角矩形順滑連接，這樣可能會(huì)導(dǎo)致葉片根部不順滑產(chǎn)生應(yīng)力集中使葉片強(qiáng)度受損，而且難以計(jì)算葉根部分的風(fēng)能利用損失。為了能夠直接和葉根連接，需要有專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的翼型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)常規(guī)翼型在小型風(fēng)力機(jī)應(yīng)用上的不足，提供一種適合于小型風(fēng)力機(jī)的翼型族；該目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種小型風(fēng)力機(jī)葉片翼型族，其特征在于:每個(gè)翼型包括按連續(xù)順序連接的前緣，前緣上側(cè)邊，前緣側(cè)上過(guò)度弧，吸力側(cè)，后緣側(cè)上過(guò)度弧，后緣上側(cè)邊，后緣，壓力側(cè)；所述前緣側(cè)上過(guò)度弧位于靠近前緣0% 25%弦長(zhǎng)的上方，前緣側(cè)上過(guò)度弧的長(zhǎng)度為0% 19.6%弦長(zhǎng)；所述后緣側(cè)上過(guò)度弧位于靠近后緣O % 25%弦長(zhǎng)的上方，后緣側(cè)上過(guò)度弧的長(zhǎng)度為0% 19.6%弦長(zhǎng)；翼型相對(duì)厚度為5% 25%，最大相對(duì)厚度位置在靠近前緣0% 50%弦長(zhǎng)處。所述前緣為大致為弧型，所述前緣上側(cè)邊為較前緣平直的弧線(xiàn)，長(zhǎng)度0% 23%弦長(zhǎng)。所述前緣側(cè)上過(guò)度弧為前緣上側(cè)邊和吸力側(cè)的過(guò)度弧線(xiàn)，所述后緣側(cè)上過(guò)度弧為吸力側(cè)和后緣上側(cè)邊的過(guò)度弧線(xiàn)。所述后緣上側(cè)邊為較平直的弧線(xiàn)，長(zhǎng)度為0% 23%弦長(zhǎng)。
所述后緣由一第一弧線(xiàn)和一第二弧線(xiàn)夾角組成，或者由第一弧線(xiàn)和第二弧線(xiàn)相切組成，或者為一段弧線(xiàn)或者一段直線(xiàn)。本發(fā)明翼型族的主要特點(diǎn)在于:具有較小的零升力角，較大的失速角，失速后，在較大的攻角內(nèi)仍然能夠提供較大的升力，即在較寬的角度范圍內(nèi)都有正的升力系數(shù)。應(yīng)用本發(fā)明翼型族的風(fēng)力機(jī)具有在較長(zhǎng)的一段范圍內(nèi)風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率都比較高的特點(diǎn)。由于失速后，在較大的攻角內(nèi)仍然能夠提供較大的升力，應(yīng)用本發(fā)明翼型族的風(fēng)力機(jī)具有較低啟動(dòng)風(fēng)速的特點(diǎn)。


圖1為實(shí)施例提供的翼型族的翼型。圖2為實(shí)施例提供的翼型族的翼型的后緣。圖3為實(shí)施例提供的翼型族的翼型可能出現(xiàn)的幾種形狀。圖4為現(xiàn)有翼型(改進(jìn)前)和采用本實(shí)施例翼型族(改進(jìn)后)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率-轉(zhuǎn)速對(duì)比。圖5為現(xiàn)有翼型(改進(jìn)前)和采用本實(shí)施例翼型族(改進(jìn)后)的啟動(dòng)風(fēng)速對(duì)比。圖6為現(xiàn)有翼型(改進(jìn)前)和采用本實(shí)施例翼型族(改進(jìn)后)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率-轉(zhuǎn)速對(duì)比。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本實(shí)施例提供的翼型族的每個(gè)翼型包括按連續(xù)順序連接的前緣101，前緣上側(cè)邊102，前緣側(cè)上過(guò)度弧103，吸力側(cè)104，后緣側(cè)上過(guò)度弧105，后緣上側(cè)邊106，后緣107，壓力側(cè)108。值得注意的是，本實(shí)施例提供的翼型相對(duì)厚度為5% 25%，最大相對(duì)厚度位置在靠近前緣0% 50%弦長(zhǎng)處。前緣側(cè)上過(guò)度弧103位于靠近前緣0% 25%弦長(zhǎng)的上方，前緣側(cè)上過(guò)度弧103的長(zhǎng)度為0% 19.6%弦長(zhǎng)。后緣側(cè)上過(guò)度弧105位于靠近后緣0% 25%弦長(zhǎng)的上方，后緣側(cè)上過(guò)度弧105的長(zhǎng)度為0% 19.6%弦長(zhǎng)。此外，前緣101為大致為弧型，前緣上側(cè)邊102為較前緣101平直的弧線(xiàn)，長(zhǎng)度0% 23%弦長(zhǎng)。前緣側(cè)上過(guò)度弧103為前緣上側(cè)邊102和吸力側(cè)104的過(guò)度弧線(xiàn)。吸力偵打04為大致上凸的弧線(xiàn)。吸力測(cè)104也可以比較平直或則稍向下凹，例如在本發(fā)明翼型族靠近葉根的翼型上，如圖3(a)所示。后緣側(cè)上過(guò)度弧105為吸力側(cè)104和后緣上側(cè)邊106的過(guò)度弧線(xiàn)。后緣上側(cè)邊106為較平直的弧線(xiàn)，長(zhǎng)度為0% 23%弦長(zhǎng)。后緣107如圖3(a)，由弧線(xiàn)201和弧線(xiàn)202夾角組成，弧線(xiàn)201和弧線(xiàn)202也可以接近相切，例如在本發(fā)明翼型族靠近葉根的翼型上，如圖3(a)所示；后緣也可以直接用一段弧線(xiàn)或者直線(xiàn)取代，例如為了制造時(shí)的工藝方便對(duì)后緣倒角，如圖3(b)、圖3(c)所示。壓力側(cè)108為大致上凹的弧線(xiàn)，也可以比較平直或稍向下凸，例如在本發(fā)明翼型族靠近葉根的翼型上和靠近葉片中或后部的翼型上，如圖3(a)和圖3(e)所示。前緣上側(cè)邊102、前緣側(cè)上過(guò)度弧103、吸力側(cè)104、后緣測(cè)上過(guò)度弧105、后緣上側(cè)邊106各段之間的曲率變化可以比較明顯，即容易分辨出各段之間的區(qū)分，如圖3(a)和圖3(b)所示。
前緣上側(cè)邊102、前緣側(cè)上過(guò)度弧103、吸力側(cè)104、后緣測(cè)上過(guò)度弧105、后緣上側(cè)邊106各段之間或某些段之間的曲率變化可以不明顯，即不容易各段或某些段近似于一段連續(xù)的弧線(xiàn)，如圖3(c)、圖3(d)和圖3(e)所示。本發(fā)明翼型族,具有較小的零升力角，較大的失速角，失速后,在較大的攻角內(nèi)仍然能夠提供較大的升力，即在較寬的角度范圍內(nèi)都有正的升力系數(shù)。應(yīng)用本發(fā)明翼型族的風(fēng)力機(jī)具有在較長(zhǎng)的一段范圍內(nèi)風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率都比較高的特點(diǎn)。由于失速后，在較大的攻角內(nèi)仍然能夠提供較大的升力，應(yīng)用本發(fā)明翼型族的風(fēng)力機(jī)具有較低啟動(dòng)風(fēng)速的特點(diǎn)。本發(fā)明翼型族還具有以下特點(diǎn):本發(fā)明翼型族可以直接和矩形或圓角矩形的葉片根部順滑連接，避免出現(xiàn)葉片根部應(yīng)力集中，便于控制和減少葉片根部風(fēng)能損失。應(yīng)用本發(fā)明翼型族的風(fēng)力機(jī)具有在較長(zhǎng)的一段范圍內(nèi)風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率都比較高的特點(diǎn)，見(jiàn)圖4。這樣可以使風(fēng)力機(jī)在風(fēng)況變化大的情況下也能保持較高的風(fēng)能利用。應(yīng)用本發(fā)明翼型族的風(fēng)力機(jī)具有較低啟動(dòng)風(fēng)速特點(diǎn)，見(jiàn)圖5。這樣可以在較低風(fēng)速條件下利用風(fēng)能。由于本發(fā)明翼型族對(duì)尺寸的要求不高，且采用較大的前緣和類(lèi)似雙前緣的設(shè)計(jì)，本發(fā)明翼型族對(duì)污染和粗糙度條件較不敏感。本發(fā)明光潔的翼型和粗糙的翼型升力-攻角曲線(xiàn)對(duì)比，見(jiàn)圖6。這樣風(fēng)力機(jī)在使用一段時(shí)間后仍然能夠保持較高的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，減少維護(hù)的成本。本發(fā)明翼型族或本發(fā)明翼型族的某些翼型，可以由本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員進(jìn)行大量的變動(dòng)和修改，而且不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)及等價(jià)物限定的一般精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種小型風(fēng)力機(jī)葉片翼型族，其特征在于:每個(gè)翼型包括按連續(xù)順序連接的前緣，前緣上側(cè)邊，前緣側(cè)上過(guò)度弧，吸力側(cè)，后緣側(cè)上過(guò)度弧，后緣上側(cè)邊，后緣，壓力側(cè)；所述前緣側(cè)上過(guò)度弧位于靠近前緣0% 25%弦長(zhǎng)的上方，前緣側(cè)上過(guò)度弧的長(zhǎng)度為0% 19.6%弦長(zhǎng)；所述后緣側(cè)上過(guò)度弧位于靠近后緣0% 25%弦長(zhǎng)的上方，后緣側(cè)上過(guò)度弧的長(zhǎng)度為0% 19.6%弦長(zhǎng)；翼型相對(duì)厚度為5% 25%，最大相對(duì)厚度位置在靠近前緣0% 50%弦長(zhǎng)處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型風(fēng)力機(jī)葉片翼型族，其特征在于:所述前緣為大致為弧型，所述前緣上側(cè)邊為較前緣平直的弧線(xiàn)，長(zhǎng)度O % 23 %弦長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型風(fēng)力機(jī)葉片翼型族，其特征在于:所述前緣側(cè)上過(guò)度弧為前緣上側(cè)邊和吸力側(cè)的過(guò)度弧線(xiàn)，所述后緣側(cè)上過(guò)度弧為吸力側(cè)和后緣上側(cè)邊的過(guò)度弧線(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型風(fēng)力機(jī)葉片翼型族，其特征在于:所述后緣上側(cè)邊為較平直的弧線(xiàn)，長(zhǎng)度為0% 23%弦長(zhǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型風(fēng)力機(jī)葉片翼型族，其特征在于:所述后緣由一第一弧線(xiàn)和一第二弧線(xiàn)夾角組成，或者由第一弧線(xiàn)和第二弧線(xiàn)相切組成，或者為一段弧線(xiàn)或者一段直線(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種小型風(fēng)力機(jī)葉片翼型族，每個(gè)翼型包括按連續(xù)順序連接的前緣，前緣上側(cè)邊，前緣側(cè)上過(guò)度弧，吸力側(cè)，后緣側(cè)上過(guò)度弧，后緣上側(cè)邊，后緣，壓力側(cè)；所述前緣側(cè)上過(guò)度弧位于靠近前緣0％～25％弦長(zhǎng)的上方，前緣側(cè)上過(guò)度弧的長(zhǎng)度為0％～19.6％弦長(zhǎng)；所述后緣側(cè)上過(guò)度弧位于靠近后緣0％～25％弦長(zhǎng)的上方，后緣側(cè)上過(guò)度弧的長(zhǎng)度為0％～19.6％弦長(zhǎng)；翼型相對(duì)厚度為5％～25％，最大相對(duì)厚度位置在靠近前緣0％～50％弦長(zhǎng)處。本發(fā)明翼型族具有較小的零升力角，較大的失速角，失速后，在較大的攻角內(nèi)仍然能夠提供較大的升力。應(yīng)用本發(fā)明翼型族的風(fēng)力機(jī)具有在較長(zhǎng)的一段范圍內(nèi)風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率都比較高的特點(diǎn)，且應(yīng)用本發(fā)明翼型族的風(fēng)力機(jī)具有較低啟動(dòng)風(fēng)速的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03D11/00GK103174604SQ201110443188
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者張捷挺 申請(qǐng)人:珠海市潔源電器有限公司