CN108468620A - 叶片翼型及风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风力发电技术领域,涉及叶片翼型及风力发电机。叶片翼型包括以下几何结构参数:在x1出现第一厚度峰值T1;T1位于c*14.0%~c*15.3%,x1位于c*5.5%~c*6.3%;在x2出现第二厚度峰值T2,T2为翼型最大厚度;T2位于c*25.5%~c*25.9%,x2位于c*29.1%~c*31.1%;在第一位置点x1和第二位置点x2之间的第三位置点x3出现厚度谷值T3;T3位于T2*84.5%~T2*88.2%;x3位于c*14.0%~c*15.9%。叶片翼型与常规NACA翼型相比,翼型阻力小,升阻比高,具有更优异的气动性能。风力发电机与现有技术相比具有上述的优势。

Description

叶片翼型及风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域,具体而言,涉及叶片翼型及风力发电机。
背景技术
随着世界能源问题日益突出,风能作为环境友好的可再生能源得到迅速发展。风力机叶片是风电机组的核心部件,而叶片又是由翼型沿其展向叠加而成,因此翼型性能的好坏直接决定了风电机组性能的优劣。随着风电机组不断大型化发展,叶片越来越长,特别是叶片根部对翼型的结构和气动特性都有更高的要求,
增加翼型厚度能够提高翼型的结构特性,但是随着翼型厚度的增加,翼型气动性能会降低,比如翼型的最大升力系数和最大升阻比会降低,翼型的前缘粗糙敏感性会增加等。而采用钝尾缘能够在满足翼型结构特性的同时提高厚翼型的气动特性,增加翼型尾缘厚度可以减小翼型吸力面的负压梯度,延迟翼型湍流分离,从而提高翼型升力系数、降低翼型前缘粗糙敏感性
发明内容
本发明的目的在于提供一种叶片翼型及风力发电机,具有高升阻比及更优异的气动性能。
第一方面,本发明实施例提供了一种叶片翼型,包括以下几何结构参数:以翼型上下表面的连接点为坐标原点,以翼型弦长所在直线为X轴建立直角坐标系,用c表示弦长;
在第一位置点x1出现第一厚度峰值T1;T1位于以下区间范围内:c*14.0%~c*15.3%,x1位于以下区间范围内:c*5.5%~c*6.3%;
在第二位置点x2出现第二厚度峰值T2,T2为翼型最大厚度;T2位于以下区间范围内:c*25.5%~c*25.9%,x2位于以下区间范围内:c*29.1%~c*31.1%;
在第一位置点x1和第二位置点x2之间的第三位置点x3出现厚度谷值T3;T3位于以下区间范围内:T2*84.5%~T2*88.2%;x3位于以下区间范围内:c*14.0%~c*15.9%。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,T1=c*14.9%;x1=c*6.2%;
T2=c*25.7%;x2=c*30.4%;
T3=T2*85.1%;x3=c*15.3%。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,上述翼型最大弯度f位于以下区间范围内:c*3.5%~c*4.5%;最大相对弯度位于以下区间范围内:c*38.0%~c*40.0%。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,上述翼型最大弯度f=c*4.1%;最大相对弯度位于38.9%弦长处。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,在从前缘到13%~15%弦长处的区域内,其翼型厚度变化率高于翼型其他区域厚度变化率。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,在从前缘到20%弦长处的区域内,其翼型厚度变化率高于翼型其他区域厚度变化率。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,上述翼型上表面曲率变化率小于翼型下表面曲率变化率。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,上述翼型的上表面数据点坐标见表1;翼型的下表面数据点坐标见表2:
表1翼型上表面数据点
表2翼型下表面数据点
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,上述叶片翼型用于风力发电叶片。
第二方面,本发明实施例提供了一种风力发电机,包括由所述叶片翼型制成的风力叶片和发电机本体;
所述风力叶片与所述发电机本体连接。
有益效果:
本发明实施例提供了一种叶片翼型,包括以下几何结构参数:以翼型上下表面的连接点为坐标原点,以翼型弦长所在直线为X轴建立直角坐标系,用c表示弦长;在第一位置点x1出现第一厚度峰值T1;T1位于以下区间范围内:c*14.0%~c*15.3%,x1位于以下区间范围内:c*5.5%~c*6.3%;在第二位置点x2出现第二厚度峰值T2,T2为翼型最大厚度;T2位于以下区间范围内:c*25.5%~c*25.9%,x2位于以下区间范围内:c*29.1%~c*31.1%;在第一位置点x1和第二位置点x2之间的第三位置点x3出现厚度谷值T3;T3位于以下区间范围内:T2*84.5%~T2*88.2%;x3位于以下区间范围内:c*14.0%~c*15.9%。叶片翼型具有以下优点:与常规NACA翼型相比,翼型阻力小,升阻比高,具有更优异的气动性能。
本发明实施例提供了一种风力发电机,包括由叶片翼型制成的风力叶片和发电机本体;风力叶片与发电机本体连接。风力发电机与现有技术相比具有上述的优势,此处不再赘述。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的叶片翼型与现有技术中naca4423翼型的几何外形图;
图2为本发明实施例提供的叶片翼型与现有技术中naca4423翼型的不同攻角升力曲线;
图3为本发明实施例提供的叶片翼型与现有技术中naca4423翼型的不同攻角阻力曲线;
图4为本发明实施例提供的叶片翼型与现有技术中naca4423翼型的不同攻角升阻力曲线;
图5为本发明实施例提供的叶片翼型与现有技术中naca4423翼型叶尖速比与cp曲线;
图6为本发明实施例提供的叶片翼型与现有技术中naca4423翼型风速与功率曲线。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
需要说明的是,在以下图文中,tonex26为采用本发明实施例提供的叶片翼型制成叶片型号,naca4423为与tonex26对比的常规叶片型号。
参考图1-图6所示:
本发明实施例提供了一种叶片翼型,包括以下几何结构参数:以翼型上下表面的连接点为坐标原点,以翼型弦长所在直线为X轴建立直角坐标系,用c表示弦长;在第一位置点x1出现第一厚度峰值T1;T1位于以下区间范围内:c*14.0%~c*15.3%,x1位于以下区间范围内:c*5.5%~c*6.3%;在第二位置点x2出现第二厚度峰值T2,T2为翼型最大厚度;T2位于以下区间范围内:c*25.5%~c*25.9%,x2位于以下区间范围内:c*29.1%~c*31.1%;在第一位置点x1和第二位置点x2之间的第三位置点x3出现厚度谷值T3;T3位于以下区间范围内:T2*84.5%~T2*88.2%;x3位于以下区间范围内:c*14.0%~c*15.9%。
叶片翼型具有以下优点:与常规NACA翼型相比,翼型阻力小,升阻比高,具有更优异的气动性能。
本实施例的可选方案中,T1=c*14.9%;x1=c*6.2%;T2=c*25.7%;x2=c*30.4%;T3=T2*85.1%;x3=c*15.3%。
本实施例的可选方案中,翼型最大弯度f位于以下区间范围内:c*3.5%~c*4.5%;最大相对弯度位于以下区间范围内:c*38.0%~c*40.0%。
本实施例的可选方案中,翼型最大弯度f=c*4.1%;最大相对弯度位于38.9%弦长处。
本实施例的可选方案中,在从前缘到13%~15%弦长处的区域内,其翼型厚度变化率高于翼型其他区域厚度变化率。
本实施例的可选方案中,在从前缘到20%弦长处的区域内,其翼型厚度变化率高于翼型其他区域厚度变化率。
本实施例的可选方案中,翼型上表面曲率变化率小于翼型下表面曲率变化率。
其中,图5中的naca4423翼型与本发明实施例提供的叶片翼型在采用相同风轮尺寸的基础上进行测量。
根据图5所示,在同等变量情况下,本发明实施例提供的叶片翼型性能明显优于naca4423翼型。
图6中的naca4423翼型与本发明实施例提供的叶片翼型在采用相同风轮尺寸,相同转速的基础上进行测量。
根据图6所示,在同等变量情况下,本发明实施例提供的叶片翼型性能明显优于naca4423翼型。
本实施例的可选方案中,翼型的上表面数据点坐标见表1;翼型的下表面数据点坐标见表2:
表1翼型上表面数据点
表2翼型下表面数据点
本发明实施例提供了一种风力发电机,包括由叶片翼型制成的风力叶片和发电机本体;风力叶片与发电机本体连接。
风力发电机采用本发明实施例提供的叶片翼型制成的风力叶片,能够提高发电效率。具体如图6所示。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种叶片翼型,其特征在于,包括以下几何结构参数:以翼型上下表面的连接点为坐标原点,以翼型弦长所在直线为X轴建立直角坐标系,用c表示弦长;
在第一位置点x1出现第一厚度峰值T1;T1位于以下区间范围内:c*14.0%~c*15.3%,x1位于以下区间范围内:c*5.5%~c*6.3%;
在第二位置点x2出现第二厚度峰值T2,T2为翼型最大厚度;T2位于以下区间范围内:c*25.5%~c*25.9%,x2位于以下区间范围内:c*29.1%~c*31.1%;
在第一位置点x1和第二位置点x2之间的第三位置点x3出现厚度谷值T3;T3位于以下区间范围内:T2*84.5%~T2*88.2%;x3位于以下区间范围内:c*14.0%~c*15.9%。
2.根据权利要求1所述的叶片翼型,其特征在于,
T1=c*14.9%;x1=c*6.2%;
T2=c*25.7%;x2=c*30.4%;
T3=T2*85.1%;x3=c*15.3%。
3.根据权利要求1所述的叶片翼型,其特征在于,翼型最大弯度f位于以下区间范围内:c*3.5%~c*4.5%;最大相对弯度位于以下区间范围内:c*38.0%~c*40.0%。
4.根据权利要求3所述的叶片翼型,其特征在于,翼型最大弯度f=c*4.1%;最大相对弯度位于38.9%弦长处。
5.根据权利要求1所述的叶片翼型,其特征在于,还包括:在从前缘到13%~15%弦长处的区域内,其翼型厚度变化率高于翼型其他区域厚度变化率。
6.根据权利要求5所述的叶片翼型,其特征在于,在从前缘到20%弦长处的区域内,其翼型厚度变化率高于翼型其他区域厚度变化率。
7.根据权利要求1所述的叶片翼型,其特征在于,翼型上表面曲率变化率小于翼型下表面曲率变化率。
8.根据权利要求1-7任一项所述的叶片翼型,其特征在于,翼型的上表面数据点坐标见表1;翼型的下表面数据点坐标见表2:
表1翼型上表面数据点
表2翼型下表面数据点
9.根据权利要求1-8任一项所述的叶片翼型,其特征在于,所述叶片翼型用于风力发电叶片。
10.一种风力发电机,其特征在于,包括由权利要求1-9任一项所述的叶片翼型制成的风力叶片和发电机本体;
所述风力叶片与所述发电机本体连接。
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