一种大型水平轴风力机叶片翼型族.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105781873A(43)申请公布日2016.07.20(21)申请号201610317129.4(22)申请日2016.05.13(71)申请人申振华地址110015辽宁省沈阳市大东区江东街27-3-142(72)发明人申振华(74)专利代理机构沈阳维特专利商标事务所(普通合伙)21229代理人屈芳(51)Int.Cl.F03D1/06(2006.01)权利要求书5页说明书11页附图6页(54)发明名称一种大型水平轴风力机叶片翼型族(57)摘要本发明属于水平轴风力机翼型设计领域，具体涉及大型水平轴风力机叶片翼型族，共包括5个翼型，每个翼型由前缘、尾缘、吸力面和压力面组成，其特征在于：所述翼型的相对厚度依次分别为0.15、0.18、0.21、0.25及0.30，相邻各翼型彼此光滑衔接；所述翼型的相对弯度依次分别为4.86％、5.11％、4.28％、3.38％及2.85％；所述翼型都有钝尾缘，其尾缘的相对厚度依次分别约是：0.30％、0.45％、0.60％、1.25％及2.0％；所述翼型均采用了S型压力面后加载，对于后加载的S型压力面，其各翼型的压力面与其弦线有二个交点，距前缘较近的交点距翼型前缘在60％～90％C之间。比现有对照翼型有更高的升阻比，更大的升力系数，可接受的粗糙度敏感性，且与现有对照翼型比较可以在更大的攻角范围内取得高升阻比。CN105781873ACN105781873A权利要求书1/5页1.一种大型水平轴风力机翼型族，共包括5个翼型，每个翼型由前缘、尾缘、吸力面和压力面组成，其特征在于：所述翼型的相对厚度依次分别为0.15、0.18、0.21、0.25及0.30，相邻各翼型彼此光滑衔接；所述翼型的相对弯度依次分别为4.86％、5.11％、4.28％、3.38％及2.85％；所述翼型都有钝尾缘，其尾缘的相对厚度依次分别约是：0.30％、0.45％、0.60％、1.25％及2.0％；所述翼型均采用了S型压力面后加载，对于后加载的S型压力面，其各翼型的压力面与其弦线有二个交点，距前缘较近的交点距翼型前缘在60％～90％C之间。2.根据权利要求1所述的大型水平轴风力机翼型族，其特征在于：所述各翼型的无量纲坐标数据由下表规定：其中X/C值表示翼型上某点的横坐标，即该点在弦线方向上相对于前缘的距离；Y/C值则表示翼型上某点的纵坐标，该点距弦线的垂直距离，在弦线上方为正，在弦线下方为负，坐标次序从翼型尾缘X/C≈1.0开始，沿吸力面向前到前缘X/C＝0.0，再从前缘沿压力面回到尾缘X/C≈1.0为止，2CN105781873A权利要求书2/5页3CN105781873A权利要求书3/5页4CN105781873A权利要求书4/5页5CN105781873A权利要求书5/5页6CN105781873A说明书1/11页一种大型水平轴风力机叶片翼型族技术领域[0001]本发明属于水平轴风力机翼型设计领域，具体涉及高雷诺数下工作的MW级以上大型风力机叶片中部和外侧翼型的大型水平轴风力机叶片翼型族。背景技术[0002]叶片是风力机捕获风能以进行能量转换的核心部件，而翼型则是叶片最关键的组成要素，翼型的气动性能决定了风力机的输出功率和功率系数，影响叶片及相关部件的结构和载荷，从而影响风力机的制造成本、性价比和市场竞争力。[0003]目前风力机的发展趋势是向着超大型、海上风力机发展，低风区风力机的研发也竞争激烈。在现有技术基础上，其风力机的尺寸必然越做越大，目前Vestas海上8MW风力机直径已经超过164m；须知，风力机的功率正比于其叶轮半径的2次方，而叶片质量及成本却正比于其半径的2.4次方，即随着输出功率的继续增加，风力机载荷及成本比其收益增加更快，可见风力机单台功率增加已经接近瓶颈了。未来的出路在哪里？关键技术之一还是从最能影响风力机捕风能力的叶片翼型入手，从叶片创新设计新概念，也即新翼型的创新设计入手。[0004]一直以来，风力机一度采用NACA-系列航空翼型，发现它们对风力机并不适合后，人们陆续转向研发风力机专用翼型，最著名的如荷兰的DU-系列翼型，瑞典的FFA-系列翼型，美国的S-系列及丹麦的Risф系列翼型等；我国的西工大、北航、中科院热物理所及重庆大学等都曾先后分别开发出了各自的风力机翼型族，它们的性能都比其对照翼型有不同程度的提高。但是无论哪种翼型，其相对弯度均很小(＜4％)，这极大地限制了风力机做功潜能的发挥。风力机(windturbine)原意“风力涡轮”，与飞机发动机中的“燃气涡轮”本是同宗，而在发动机中一级涡轮可以带动多级压气机(类同螺旋桨)，可见单级涡轮的做功能力远比单级压气机大得多！涡轮与压气机叶型的根本差别在于其弯度不同，涡