一种复合翼型风机叶片的设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102943774A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102943774A(43)申请公布日2013.02.27(21)申请号201210275143.4(22)申请日2012.08.06(71)申请人王书勤地址253074山东省德州市德城区三八东路中建华府小区5号楼1单元402室(72)发明人王书勤(51)Int.Cl.F04D29/26(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图11页(54)发明名称一种复合翼型风机叶片的设计方法(57)摘要本发明提供一种复合翼型风机叶片的设计方法，本发明采用航空气动力标准翼型作为复合翼型的翼型叶片主体，通过对翼型叶片主体的前缘向前延伸进行翼型叠加、后缘向后延伸进行翼型叠加或者两者同时采用以及在翼型叶片主体的吸力面上进行翼型叠加的方法，复合成为新型翼型。复合翼型根据使用的计算流型和使用场合的不同可以采用切割、修整前缘延伸翼型和后缘延伸翼型、改变叶片角度、改变相对扭角、调整叶片数、改变弦长来满足不同类型叶轮的气动力要求，该方法满足叶片的大批量规模化生产，通用性强，尤其应用于各类风机、小型风电行业具有很好的推广价值。CN1029437ACN102943774A权利要求书1/1页1.一种复合翼型风机叶片的设计方法，其特征在于，采用航空气动力标准翼型作为翼型叶片主体，然后通过对翼型叶片主体的前缘、后缘进行翼型叠加或者在翼型叶片主体的吸力面上进行翼型叠加制成复合翼型叶片，该复合翼型叶片在透平机械叶轮的应用中，叶栅叶道介质进行两次或三加速，有效减小流动损失，同时起到降低噪声作用；具体包括以下设计：1)在翼型叶片主体的前缘部分叠加一个向前延伸的前缘叶片组成复合翼型叶片，叠加的前缘叶片厚度小于翼型叶片主体厚度，通过复合翼型叶片压力面前延，保证压力面光滑过渡；2)在翼型叶片主体的后缘部分叠加一个向后延伸的后缘叶片组成复合翼型叶片，叠加的后缘叶片厚度小于翼型叶片主体厚度，通过复合翼型叶片压力面后延，保证压力面光滑过渡；3)在翼型叶片主体的前缘部分和后缘部分分别叠加前缘叶片和后缘叶片，组成复合翼型叶片，叠加的前缘叶片和后缘叶片的厚度均小于翼型叶片主体的厚度，通过复合翼型叶片压力面前延和后延，保证整个压力面光滑过渡；4)在翼型叶片主体上部的吸力面上叠加辅助翼面，组成辅助翼型叶片，通过叠加辅助翼面，对叶片吸力面曲线进行修饰；5)在翼型叶片主体的前缘部分叠加一个向前延伸的前缘叶片、后缘部分叠加一个向后延伸的后缘叶片和上部的吸力面上叠加辅助翼面，组成辅助翼型叶片；6)用于叠加的前缘叶片、后缘叶片和辅助翼面型材采用空实心或中空的结构形式，复合翼型叶片型材采用中空结构时，孔形状为D型梁、工字梁、长圆孔、圆孔、三角形孔中的一种或两种以上形状的组合；7)前缘叶片、后缘叶片和辅助翼面作为分体结构与翼型叶片主体的结合采用铝型材整体拉伸工艺制程或通过卯榫结构或者采用关节接头进行联接。2CN102943774A说明书1/5页一种复合翼型风机叶片的设计方法技术领域[0001]本发明涉及风机风电技术领域，具体地说是一种复合翼型风机叶片的设计方法，也就是利用航空气动力标准翼型为翼型叶片主体，在翼型叶片主体的前缘和后缘延伸添加翼型生成复合翼型，或在翼型叶片主体的吸力面上添加翼型生成复合翼型的方法。背景技术[0002]透平机械的性能很大程度上取决于透平式叶轮叶片的结构和形状，现有的机翼型叶片技术往往采用模压、模锻、精密铣削、手工整形的方法进行加工成型，加工难度大，制作成本高，难于形成规模化生产。为了解决透平式叶轮叶片的制作，相关文献介绍了挤压型材制造风机叶轮叶片，但叶片多为轴流风机矩形叶片，即叶片径向各级元级截面相同。专利文献公开号为CN1908444公开了挤压截工艺成型的轴流式节能风机叶片，叶片截面由空心的机翼型主体和实心的尾缘构成，通过叶片尾缘随边的不同方式切割、改变叶片数、叶片弦长、叶片安装角度和转速来实现所需要的流型。这些文献解决了一些轴流风机的计算流型，但是还是存在一些不足，因为透平机械叶轮叶片计算流型较多，结构上大体上归为三类：轴流式、离心式、混流式，前面文献中的叶片在应用上就明显不能满足工程设计要求。轴流风机设计时为了降低噪声，许多场合采用叶片前掠结构，因为无法采用前面文献所提到的机翼型矩形叶片和带尾缘的机翼型叶片实现这一计算流型和结构，通常采用精密铸造、注塑、压铸等方法来实现，这样使得风机的制造成本高，模具投入费用大，而且不同机号之间通用性差；而且常规的离心式、混流式叶轮多采用单板叶片，尽管简化了制作工艺，但同时也造成普遍运行效率低、工况范围窄、噪声高的后果。尽管有些叶轮采用了机翼型叶片，但多限于手工拼凑焊接，翼型精度差，制作成本高，而且不适合大批