一种风力机塔筒及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116025521A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310070416.X(22)申请日2023.01.17(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人马祺敏张洋王加浩张家忠(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师张宇鸽(51)Int.Cl.F03D13/20(2016.01)权利要求书2页说明书7页附图8页(54)发明名称一种风力机塔筒及其制备方法(57)摘要本发明提供一种风力机塔筒及其制备方法，将塔筒的横向截面边缘设置为周期性凹凸槽结构，该周期性凹凸槽结构的齿槽中能产生稳定的旋涡，旋涡的存在减小了壁面应力，进而降低了气动阻力，并且周期性凹凸槽结构还拉长了绕流尾迹的长度，减小了远场尾迹区的脉动强度，旋涡脱落得到了抑制，这使得脉动阻力减小，减小塔筒的颤振，使得风力机在风力强劲的风场地带屹立，解决了风力机塔筒的稳定性问题，提高风力机的安全性和使用寿命。CN116025521ACN116025521A权利要求书1/2页1.一种风力机塔筒，其特征在于，所述塔筒横向截面边缘为周期性凹凸槽结构，所述周期性凹凸槽结构形状是凹凸槽型拟合曲线(30)进行缩放和圆周阵列得到的封闭曲线形状，所述凹凸槽型拟合曲线(30)由上凸拟合曲线(28)一侧的最低点和下凹拟合曲线(29)一侧的最高点连接得到。2.根据权利要求1所述的一种风力机塔筒，其特征在于，所述上凸拟合曲线(28)和下凹拟合曲线(29)的拟合曲线方程为：2其中，k为差异度系数，k＝0.1‑2；y1＝‑0.15738x1+2.13955x1‑2.034,0≤x1≤13.4；y22＝0.30836x2‑2.15702x2+3.75654,0≤x2≤7。3.根据权利要求1所述的一种风力机塔筒，其特征在于，所述上凸拟合曲线(28)和下凹拟合曲线(29)通过提取巨人柱仙人掌周期性凹凸槽的截面形状轮廓并进行曲线拟合得到。4.根据权利要求1所述的一种风力机塔筒，其特征在于，所述凹凸槽型拟合曲线(30)进行缩放的缩放比例因子j由上凸拟合曲线(28)中上凸的最高点与上凸左侧最低点之间的竖直距离H和塔筒的横向截面尺寸决定。5.一种风力机塔筒的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：S1利用同心的齿顶圆(1)、中心圆(2)和齿根圆(3)将巨人柱仙人掌周期性凹凸槽的截面形状轮廓进行划分，提取齿顶圆(1)和中心圆(2)之间的多个上凸形状曲线(8)，提取中心圆(2)和齿根圆(3)之间的多个下凹形状曲线(9)；S2分别将多个上凸形状曲线(8)和多个下凹形状曲线(9)的平均化形状曲线作为上凸特征曲线(13)和下凹特征曲线(19)；S3分别对上凸特征曲线(13)和下凹特征曲线(19)的特征点进行拟合得到上凸拟合曲线(28)和下凹拟合曲线(29)，将上凸拟合曲线(28)一侧的最低点和下凹拟合曲线(29)一侧的最高点连接得到仿生凹凸槽型拟合曲线(30)；S4根据缩放比例因子j对仿生凹凸槽型拟合曲线(30)进行缩放，再进行圆周阵列得到仿巨人柱仙人掌截面型线(32)，令塔筒横向截面边缘形状与仿巨人柱仙人掌截面型线(32)形状相同，即得到仿巨人柱仙人掌塔筒(26)。6.根据权利要求5所述的一种风力机塔筒的制备方法，其特征在于，S2中，将多个上凸形状曲线(8)和多个下凹形状曲线(9)分别旋转至同一旋转轴上，得到上凸形状曲线集(12)和下凹形状曲线集(18)，选取上凸形状曲线集(12)和下凹形状曲线集(18)中最中心的平均化形状曲线分别作为上凸特征曲线(13)和下凹特征曲线(19)。7.根据权利要求6所述的一种风力机塔筒的制备方法，其特征在于，S2中，以特征圆圆心(4)为旋转中心，上凸形状曲线最高点(10)与特征圆圆心(4)的连线为上凸形状曲线旋转轴(11)，对各个上凸形状曲线(8)进行旋转，将各个上凸形状曲线旋转轴(11)旋转重叠，得到上凸形状曲线集(12)；对下凹形状曲线(9)也重复上述操作，得到下凹形状曲线集(18)。8.根据权利要求5所述的一种风力机塔筒的制备方法，其特征在于，S3中，采用逆向重构法提取上凸特征曲线(13)和下凹特征曲线(19)的特征点，进行非线性曲线拟合，得到上凸拟合曲线(28)和下凹拟合曲线(29)，将上凸拟合曲线(28)和下凹拟合曲线(29)按照上凸特征曲线(13)和下凹特征曲线(19)的大小进行缩放。2CN116025521A权利要求书2/2页9.根据权利要求5所述的一种风力机塔筒的制备方法，其特征在于，S3中，所述上凸拟合曲线(28)和下凹拟合曲线(29)的拟合曲线方程为：2其中，k为差异度系数，k＝0.1‑2；y1＝‑0.15738x1+2.139