專利名稱：大彎度風力機翼型的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及水平軸風力機槳葉的翼型，確切地說是一種水平軸風力機槳葉的翼型，屬于風力機設計、制造和應用領域。
背景技術(shù)：
目前的風力機槳葉的翼型有許多種，有的沿用傳統(tǒng)的機翼翼型，如NACA4412，4415，4418，23012，23015等；Gttingen623，624等，層流翼型如FX60.126，61.140等；后來又針對風力機設計了專用翼型，如FFA-W3系列翼型等；但是，不管哪一種翼型，其做功能力都受到翼型彎度的限制。
現(xiàn)代的水平軸風力機無論在外形還是槳葉翼型的選取上，都沿襲了飛機螺旋槳的習慣，但是仔細推敲，螺旋槳本是“從動機”，屬“壓氣機”類；而風力機則是原動機，屬“渦輪”類，也叫風力“渦輪”。那么，為什么本是渦輪的風力機卻要選用壓氣機類的翼型？在航空發(fā)動機中，一級渦輪可以帶動幾級壓氣機，也就是說，單級渦輪的做功能力比單級壓氣機大得多，其差別就在于葉片的彎度不同，渦輪葉片的彎度比壓氣機的大得多。但是，在風力機上，簡單地照搬渦輪的大彎度翼型也是不行的，因為終歸風力機的工作條件與發(fā)動機上的渦輪不同，主要是后者葉片數(shù)量很多，葉片的稠度(也叫實度)很大，氣流在葉片之間的流動受到限制而不易發(fā)生流動分離，特別是在葉片的吸力面；然而風力機則只有2-3個葉片，根本談不上“稠度”，因此在攻角較大時就會在吸力面產(chǎn)生流動分離而影響風力機的性能。為了提高葉片的做功能力，有人提出在傳統(tǒng)翼型尾緣壓力面一側(cè)加裝Gurney襟翼的方案，這增加了翼型的彎度，只要襟翼的高度適當，則可達到更高的升阻比；但是并非所有的翼型采取這種措施都是有效的，而且襟翼明顯的增大了流動阻力。本實用新型則采取了另外一種有效的措施提高葉片的做功能力。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是修改傳統(tǒng)翼型的形狀，使盡量還風力渦輪的“渦輪”性質(zhì)本來面目，提高風力機吸收風能的能力，即做功能力，因而保留了傳統(tǒng)翼型吸力面的壓氣機性質(zhì)，以防止在大攻角時的氣流分離，從而保留了原有翼型的優(yōu)良氣動性能；而在壓力面，則體現(xiàn)風力機的渦輪性質(zhì)，盡量加大翼型的彎度，以大幅度提高其做功能力，從而提高風力機的風能利用系數(shù)。本實用新型的翼型，吸力面與傳統(tǒng)翼型相同，而在壓力面，從距前緣弦向距離為其弦長的5％-20％處開始，以連接半徑R1先向外凸，接著以連接半徑R2光滑地向內(nèi)凹，并光滑過渡到鈍后緣，鈍后緣的厚度為0％-2％翼型弦長，顯然，當后緣的厚度為0％時，鈍后緣則變成了通常的尖后緣。R1與R2的連接要使得翼型的最大厚度不大于對應的傳統(tǒng)翼型的最大厚度；本實用新型的翼型中弧線的最大彎度為b，最大彎度值在4％-10％弦長之間，顯著大于通常的風力機翼型的最大厚度。
本實用新型的優(yōu)點是風力機的風能利用系數(shù)大大提高，使發(fā)電成本降低，同時其重量減輕，這又進一步降低了其生產(chǎn)成本。
圖1為本實用新型的翼型實施例；圖2為圖1的局部放大示意圖；圖3為傳統(tǒng)翼型與本實用新型翼型的比較示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明翼型與傳統(tǒng)翼型的風洞比較實驗繪制的功率提高率數(shù)據(jù)曲線。
具體實施方式
參照圖1和圖2，本實用新型翼型由前緣23、鈍后緣27(即上后緣點24與下后緣點25的連線)、吸力面21(從前緣23到上后緣點24)、壓力面22(從前緣23到下后緣點25)組成，其弦線長度簡稱弦長，這里指從前緣23到上后緣點24間的距離。中弧線28(即翼型各點內(nèi)切圓中心的連線)，翼型的最大彎度為b。氣流從前緣23分流，經(jīng)吸力面21和壓力面22流向鈍后緣27。在壓力面，從點26開始，壓力面22先向外凸，連接半徑R1大于30％的弦長，接著光滑地向內(nèi)凹，連接半徑R2大于55％的弦長，并光滑過渡到鈍后緣27的下后緣點25，以保證在翼型的工作攻角范圍內(nèi)不會發(fā)生氣流從壓力面22的分離現(xiàn)象；點26距前緣23的沿弦向距離為其弦長的5％-20％，以保留傳統(tǒng)翼型的某些優(yōu)良性能，例如對攻角變化的適應性以及在有外來物污染情況下的良好性能；R1與R2的連接要使得翼型的最大厚度不大于對應的傳統(tǒng)翼型的最大厚度；鈍后緣27的厚度為0-2％弦長，顯然，當鈍后緣27的厚度為0時，鈍后緣則變成了通常的尖后緣。本實用新型的翼型中弧線的最大彎度為b，最大彎度值在4％-10％弦長之間；圖2是圖1的后緣放大圖。
參照圖3，將傳統(tǒng)翼型與本實用新型翼型重疊放置，圖中虛線為傳統(tǒng)翼型的中弧線18，顯然，本實用新型翼型的最大彎度b比傳統(tǒng)翼型的最大彎度a大大增加了，同時本實用新型翼型的質(zhì)量也比傳統(tǒng)翼型的質(zhì)量要輕。
參照圖4，為根據(jù)本實用新型翼型與傳統(tǒng)翼型的風力機風洞對比實驗數(shù)據(jù)繪制的功率提高率曲線?？梢姡b有本實用新型翼型的風力機的功率，或風能利用系數(shù)大大增加。
盡管本實用新型是針對風力機而提出的，但是它的設計思想同樣適用于所有的壓氣機類的葉片和低速翼型，如軸流壓氣機、軸流風機、螺旋槳和直升機的旋翼等。
權(quán)利要求1.一種大彎度風力機翼型，由前緣(23)、后緣(27)、吸力面(21)和壓力面(22)組成，吸力面(21)是壓氣機類葉型的型面，所述壓力面(22)的彎度比傳統(tǒng)的壓氣機葉型彎度增大，其特征在于使翼型的最大彎度在4％-10％翼型弦長之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大彎度風力機翼型，其特征在于在5％-20％翼型弦長之后的壓力面(22)先向外凸，連接半徑R1大于30％翼型弦長；接著光滑向內(nèi)凹，連接半徑R2大于55％翼型弦長，并光滑過渡到后緣(27)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大彎度風力機翼型，其特征在于翼型可以有鈍后緣或尖后緣，其后緣厚度為0％-2％翼型弦長。
專利摘要大彎度風力機翼型，保持了傳統(tǒng)槳葉的吸力面形狀，而將其壓力面及后緣進行了大幅度的修改使在5％－20％翼型弦長之后的壓力面先向外凸，接著光滑向內(nèi)凹，并光滑過渡到后緣，并使其后緣厚度為0％－2％翼型弦長；從而使翼型的最大彎度增加到4％－10％翼型弦長。這樣克服了傳統(tǒng)的水平軸風力機槳葉的翼型彎度太小，做功能力不高的缺點，因而在相同的條件下，使風力機的風能利用系數(shù)大大提高，發(fā)電成本顯著降低。
文檔編號F03D11/00GK2876367SQ200520093378
公開日2007年3月7日 申請日期2005年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月9日
發(fā)明者申振華 申請人:申振華