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CN110566400B - 一种水平轴风力机叶片 - Google Patents

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CN110566400B
CN110566400B CN201910852768.4A CN201910852768A CN110566400B CN 110566400 B CN110566400 B CN 110566400B CN 201910852768 A CN201910852768 A CN 201910852768A CN 110566400 B CN110566400 B CN 110566400B
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阳虹
李海燕
宋军
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Henan University of Technology
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
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Abstract

本发明公开了一种水平轴风力机叶片，包括翼型的叶片主体、气流出口和高压气流管道；其中，气流出口设置在所述叶片的叶尖的压力面处；高压气流管道布置在叶片内部，一端连通气流出口，另一端穿过叶片主体、叶颈和叶根。本发明在原有叶片的基础上开有气流出口，避免了气流扰动导致的叶片强度下降，降低了生产成本和叶片重量。

Description

一种水平轴风力机叶片
技术领域
本发明涉及水平轴风力机叶片技术领域，具体涉及一种水平轴风力机叶片。
背景技术
风力发电机组要获得较大的风力发电功率，其关键在于要具有高效的叶片。叶片的气动外形设计、结构形式，直接影响风力发电装置的性能和功率，是风力发电机中最核心的部分。提高水平轴风力机风能利用效率的一种有效的方法就是在风力机叶尖部分加装小翼，如带有叶尖小翼的水平轴风力机(申请专利号：CN200410017010.2),带有S型叶尖小翼的水平轴风力机(申请专利号：CN200810033269.4),虽然加装小翼能有效提高风能利用系数和降低气动噪声，但是也增大了叶根位置的弯矩，特别是在突风条件下，容易造成叶片超载，叶片使用寿命减短，甚至断裂。
由此可见，上述现有的风力机叶片在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。
发明内容
为此，本发明提供一种风力机叶片，能够在保证风力机叶片强度的要求下降低叶片的生产成本和叶片的重量。
一种水平轴风力机叶片，包括：
叶片主体、叶颈、叶根、至少一个气流出口和至少一根高压气流管道；
所述叶片主体为翼型，所述叶颈连接在叶片主体和叶根之间；
至少一个所述气流出口设置在所述叶片主体的叶尖压力面处；
至少一个所述高压气流管道设置在所述叶片内部，且连通至少一个所述气流出口；
进一步，所述高压气流管道与所述气流出口之间的连接关系为：
一根所述高压气流管道连接一个或者多个所述气流出口，或
一根或者多根所述高压气流管道连接一个所述气流出口。
进一步，所述气流出口为槽或者小孔。
进一步，当所述气流出口为至少两个小孔时，所述小孔的展向宽度是叶片弦长的1%-5%；所有所述小孔的弦向长度之和大于所述叶片弦长的1/3。
进一步，所述小孔角度的取值范围设置在30°-60°之间。
进一步，所述小孔为圆形、椭圆形或矩形。
进一步，所述小孔沿所述叶片的弦向布置，均匀的设置在所述叶片的叶尖压力面处。
本发明产生的有益效果是：本发明在原有叶片的基础上开有气流出口，避免了气流扰动导致的叶片强度下降，降低了生产成本和叶片重量。
附图说明
图1为本发明的一种实施例的结构示意图；
图2为本发明的另一种实施例的结构示意图；
图中：11-叶片主体、12-气流出口、13-高压气流管道、21-叶根、22-叶尖、23-叶颈、24-气流、25-叶片运动方向。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明为一种水平轴风力机叶片，包括翼型的叶片主体11、气流出口12和高压气流管道13；其中，气流出口12设置在所述叶片的叶尖22的压力面处；高压气流管道13布置在叶片11内部，一端连通气流出口12，另一端穿过叶片主体11、叶颈23和叶根21。
如图1和图2所示，高压气流管道13靠近叶尖22处的气流出口12，该气流出口12为小孔或槽，作用是把气流的压力转化为气流的速度。其中，一根高压气流管道13连接一个或者多个所述气流出口12，或一根或者多根所述高压气流管道13连接一个所述气流出口12。
当气流出口12至少两个小孔时，所述小孔的展向宽度是叶片弦长的1%-5%；所有所述小孔的弦向长度之和大于所述叶片弦长的1/3。所述小孔角度的取值范围可以设置在30°-60°之间。所述小孔为圆形、椭圆形或矩形；所述小孔具体为：沿所述叶片主体11的弦向布置均匀的设置在所述叶片主体11的压力面。
本发明的原理以及对比其它类似发明具有以下有益效果：
1、本发明在叶片的叶尖处开有若干小孔或槽，通过管道引入高压气源，然后从小孔或槽中喷出高压气流，喷出的气流24形成气墙，阻挡了叶片下表面气流绕向上表面，起到类似翼梢端板的作用，削弱了叶片翼梢涡流强度，增加了叶片升阻比，提高风能利用系数，同时降低叶尖气动噪声。
2、与带有小翼的叶片相比，采用高速气流和代替叶片小翼，这样设计则无须考虑小翼和翼梢之间的联接强度，降低叶片根部的交变弯矩，提高叶片的使用寿命。
3、与现有无小翼的叶片相比，本发明具有与翼梢小翼相似的作用，能够阻挡叶片下表面向上表面的绕流，削弱了翼梢涡流强度，增加了叶片升阻比，降低叶片重量，达到了改善叶片气动性能的目的。
以上对本发明的具体实施进行了描述。需要指出的是，本发明并不局限于上述实施方案，本领域技术人员可在可操作的范围内进行适当的修改或改进，都不影响本发明。

Claims (3)

1.一种水平轴风力机叶片，其特征在于，包括：
叶片主体、叶颈、叶根、至少两个气流出口和至少一根高压气流管道；
所述叶片主体为翼型，所述叶颈连接在叶片主体和叶根之间；
至少两个所述气流出口设置在所述叶片主体的叶尖压力面处；
至少一个所述高压气流管道设置在所述叶片内部，且连通所述气流出口；
所述高压气流管道与所述气流出口之间的连接关系为：
一根所述高压气流管道连接一个或多个所述气流出口；
所述气流出口为小孔；
所述小孔沿所述叶片的弦向布置，均匀的设置在所述叶片的叶尖压力面处；
所述小孔的展向宽度是叶片弦长的1%-5%；所有所述小孔的弦向长度之和大于所述叶片弦长的1/3。
2.根据权利要求1所述的一种水平轴风力机叶片，其特征在于：所述小孔角度的取值范围设置在30°-60°之间。
3.根据权利要求1所述的一种水平轴风力机叶片，其特征在于：所述小孔为圆形、椭圆形或矩形。
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