新型風力機葉片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風力機葉片，具體地，涉及一種具有對稱小翼的新型風力機葉片。
【背景技術】
[0002]風力機是將風能轉換為電能的機械裝置，葉片的氣動設計水平會影響風力機轉子的捕風能力、除葉片之外的其他部件選型、控制策略的實現(xiàn)水平以及整機的可靠性，直接影響風力機的發(fā)電成本。
[0003]風力機在運行時，由于葉片上、下表面(吸力面和壓力面)壓力差的作用，通過葉片上下表面的氣流不僅會在葉片葉頂卷起一個逆時針方向旋轉的葉尖渦(從葉片前緣向尾緣方向看)，而且會在葉片尾緣匯合成一個旋渦面，并從整個尾緣順著氣流拖出，這個渦正好在葉片葉頂內側卷成集中渦束，這個集中渦束是葉片產生升力的副產物，其中含有大量動能，其產生的能量附加到葉片的阻力上形成誘導阻力，成為風力機運行時的主要能量損失。
[0004]為降低誘導阻力，可在葉片葉頂加裝葉頂小翼，從降低葉片誘導阻力的機理來說，葉頂小翼具有端板的作用，能夠阻擋葉片上下表面的繞流，也就是削弱了葉尖渦的強度，從而增大了葉片的展弦比，起到減小誘導阻力和增加升力的作用；同時，葉尖小翼具有分散葉尖渦的作用，能削弱葉片的葉尖渦，將葉尖集中渦破碎成許多小渦線，由于空氣黏性耗散的作用，在一定程度上可降低渦線渦強，減小對下游風力機的入流環(huán)境的影響。
[0005]但是，另一方面，加裝葉頂小翼后，從結構考慮，風力機葉片在旋轉過程中在葉頂加裝的單向彎曲小翼所產生的離心力會導致風力機葉片葉根處揮舞力矩的增加；從氣動角度考慮，在葉頂加裝的單向彎曲小翼在工作過程中也會導致葉片葉根揮舞力矩的增加。隨著風力機巨型化的發(fā)展，水平軸風力機運行時設備的可靠性成為衡量風力機性能的重要標準。葉片葉根處揮舞力矩是風力機葉片、主軸、機艙及其他設備疲勞載荷的主要來源，影響風力機葉片及其他設備的結構強度。因此在提高風力機氣動效率的同時控制葉片葉根處載荷水平是進一步降低風力機發(fā)電成本的重要手段。
[0006]就風力機小翼裝置，專利CN1563707A、JP2004084590、US7931444B2、US7997875B2以不同的小翼形狀定義方法采用與風力機葉片相同翼型提出風力機葉片葉頂單向彎曲小翼裝置。中國專利CN201155424Y、CN1563707A采用類似機翼帆片的裝置用于風力機葉片葉頂小翼。該些專利文獻中，小翼均采用單向彎曲方式，改變風力機葉片上環(huán)量分布以及葉尖渦渦強和結構，減小了葉片上誘導阻力，提高風力機氣動效率，但均未考慮由葉尖小翼離心力及氣動載荷對風力機葉片葉根處揮舞力矩的影響。

【發(fā)明內容】

[0007]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種新型風力機葉片。該新型風力機葉片葉尖部具有對稱小翼，在有效提高風力機氣動效率的同時具有更低的葉片葉根揮舞力矩，具有降低對風力機各部件強度水平要求，提高風力機部件可靠性程度，減小風力機發(fā)電成本的優(yōu)點。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種新型風力機葉片，包括:主葉片、葉片尖部延伸段和對稱小翼，葉片尖部延伸段分別與主葉片和對稱小翼連接，且葉片尖部延伸段的弦長由主葉片尖部弦長向小翼根部弦長平滑過渡；其中，對稱小翼包括第一小翼和第二小翼，第一小翼和第二小翼對稱設置，且第一小翼和第二小翼均具有升力翼型，第一小翼和第二小翼的吸力面均面朝風力機。
[0009]優(yōu)選地，第一小翼和第二小翼根部的弦長為葉片尖部弦長的60%?90%。
[0010]優(yōu)選地，第一小翼和第二小翼根部的厚度為葉片尖部的厚度的20%?50%。
[0011]優(yōu)選地，第一小翼和第二小翼的高度為小翼根部弦長的100%?200%。
[0012]優(yōu)選地，第一小翼和第二小翼的后掠角為0°?60°，反角為20°?90°。
[0013]本發(fā)明在風機葉片的尖部添加了一對對稱的第一小翼和第二小翼，第一小翼和第二小翼分別安裝在葉片尖部的迎風面和背風面。其有利于改善葉片的氣動布局。在工作狀況下的葉片尖部會受到壓力面與升力面壓差的作用而產生很大的葉尖渦流，對稱小翼的設計能夠大大的降低渦流的強度，削弱誘導阻力。氣體流動會對葉片產生一定的扭矩，在葉片尖部的地方會受到很大的影響，由于對稱小翼采用升力翼型，能夠削弱和平衡葉尖的扭應力，使葉片更好地達到機械強度的要求。
[0014]和傳統(tǒng)小翼結構類似，本小翼發(fā)明首先起到阻擋葉片壓力面氣流向吸力面的擾流，削弱了葉尖渦的強度在一定程度上增加了風力機葉片的有效展弦比，起到減小誘導阻力的作用。其次，本發(fā)明起到分散葉尖渦，將葉尖集中渦破碎成許多小渦線，加快葉尖渦粘性耗散速度降低葉尖渦對下游風力機的影響；同時，本發(fā)明的對稱小翼不僅可以降低在旋轉過程小翼上離心力對整個葉片結構強度的影響，還可以減小運行過程中由小翼對葉根處產生的額外揮舞力矩對風力機葉片強度的影響。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明結構簡單，設計得當，具有良好的改善效果，是基于主葉片葉形無需改變下的局部優(yōu)化，達到了減小葉尖渦流，平衡葉片應力的效果，整體上改善了葉片的工作性能，在有效提高風力機氣動效率的同時具有更低的葉片葉根揮舞力矩，具有降低對風力機各部件強度水平要求，提高風力機部件可靠性程度，減小風力機發(fā)電成本的優(yōu)點。因此，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有減小葉尖渦流、平衡葉片應力、提高風力機氣動效率、降低葉片葉根揮舞力矩，降低對風力機各部件強度水平要求，提高風力機部件可靠性程度，減小風力機發(fā)電成本的有益效果。
【附圖說明】
[0015]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0016]圖1為本發(fā)明新型風力機葉片的整體結構示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明新型風力機葉片的正視圖；
[0018]圖3為本發(fā)明新型風力機葉片的側視圖。
[0019]圖中:1為對稱小翼，101為第一小翼，102為第二小翼，2為尖部延伸段，3為主葉片，4為葉片前緣，5為葉片后緣，Iitl為主葉片高度，h i為小翼高度，IC1為葉尖弦長，I工為小翼根部弦長，a為小翼后掠角，7為葉片壓力面，8為葉片吸力面，9為小翼吸力面，10為小翼壓力面，h為葉尖厚度，t i為小翼根部厚度，b為小翼反角。
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0021]請同時參閱圖1至圖3，一種新型風力機葉片，包括:主葉片、葉片尖部延伸段和對稱小翼，葉片尖部延伸段分別與主葉片和對稱小翼連接，且葉片尖部延伸段的弦長由主葉片尖部弦長向小翼根部弦長平滑過渡；其中，對稱小翼包括第一小翼和第二小翼，第一小翼和第二小翼對稱設置，且第一小翼和第二小翼均具有升力翼型