專利名稱：一種大型風機的中等厚度翼型葉片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電領域，特別是涉及一種大型風機的中等厚度翼型葉片。
背景技術：
隨著能源和環(huán)境問題日益突出，儲量豐富、無污染和可再生的風能逐漸受到人們的重視。風電機組的核心部件——葉片具有不同厚度和扭角分布的翼型截面，其翼型的氣動性能與整機的運行效率和可靠性密切相關。早期風力機在葉片設計時首選的是發(fā)展比較成熟、升阻特性較好的航空翼型，但實踐證明這類翼型的設計并不能很好的滿足風機設計和使用要求，如對于失速型風力機而言，在失速區(qū)會產生過高的峰值能量和峰值載荷，不僅損壞了發(fā)電機，而且加重了葉片的載荷，降低了葉片的壽命，同時由于風力機長期在野外工作，受沙塵、雨滴等作用葉片表面粗糙度增加，翼型氣動性能迅速惡化導致的能量損失可達 20%-30%。目前國內風力機專用翼型的研究工作剛剛起步，國內部分葉片廠只能對國外生產的風機葉片進行測繪仿制，因為缺乏翼型的幾何和氣動性能數(shù)據(jù)，直接影響了我國大型風力機的自主設計水平。因此如何能創(chuàng)設一種風能利用效率高、結構重量輕的新的中等厚度翼型風機葉片，我國風力機發(fā)展的當務之急。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種大型風機的中等厚度翼型葉片，使其重量減低、風機綜合性能提高，從而克服現(xiàn)有的結構重量重、風能利用率低的不足。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種大型風機的中等厚度翼型葉片，其中部橫截面的外輪廓分為前緣、尾緣、吸力面型線和壓力面型線，前緣與尾緣的距離為弦長，所述橫截面的最大厚度為弦長的24.5%-25.5%，最大厚度處與前緣的距離為弦長的25%-35% ;所述橫截面的最大彎度為弦長的2.0%-3.0%，最大彎度處與前緣的距離為弦長的70%-80% ;所述前緣的半徑為弦長的4.0%-4.5%，所述尾緣的端面厚度為弦長的0%-5%。作為本發(fā)明的一種改進，本發(fā)明還可通過下述方案實現(xiàn):—種大型風機的中等厚度翼型葉片，其中，所述最大厚度為弦長的25.12%,最大厚度處與前緣的距離為弦長的32%，最大彎度為弦長的2.55%，最大彎度處與前緣的距離為弦長的79%，前緣半徑為弦長的4.3%，尾緣端面厚度為弦長的0.5%。一種大型風機的中等厚度翼型葉片，其中，所述的壓力面型線和吸力面型線為貝茲曲線。采用這樣的設計后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:1、本方案提供的相對厚度為25%的翼型(命名為UP25)綜合性能優(yōu)于相同相對厚度的傳統(tǒng)DU、NACA 翼型，比傳統(tǒng)的DU91-W-250綜合性能提高4.2%。2、新翼型不但提高了風能利用效率，而且減輕了結構重量，降低了疲勞載荷，已成為研制大型高效低成本風力機的重要技術基礎。


上述僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1是本發(fā)明一種大型風機的中等厚度翼型葉片的葉中部橫截面結構示意圖。圖2是圖1中尾緣的局部放大圖。圖3為本發(fā)明一種大型風機的中等厚度翼型葉片的橫截面外輪廓曲線圖。圖4是本發(fā)明一種大型風機的中等厚度翼型葉片與DU91-W-250的升力系數(shù)對比圖。圖5是本發(fā)明一種大型風機的中等厚度翼型葉片與DU91-W-250的升阻比對比圖。
具體實施例方式參照圖1、圖2，本發(fā)明提供相對厚度為25%的葉片翼型(命名為UP25)，本發(fā)明所提供大型風機的中等厚度翼型葉片，其中部橫截面的外輪廓主要由前緣1、尾緣2、吸力面型線3和壓力面型線4構成，其中前緣I是圓弧，前緣I分別與吸力面型線3、壓力面型線4連接，連接點處的曲率連續(xù)，吸力面型線3末端11與壓力面型線4末端13連接形成尾緣2。首先，對圖1中各部分的名稱做如下定義:
1、中弧線10:在翼型內做一系列吸力面型線3和壓力面型線4的內切圓，這些內切圓圓心的連線稱為翼型的中弧線10。2、弦長:中弧線10如后兩端點的連線稱為翼弦，翼弦的長度簡稱弦長。3、彎度C:中弧線10與翼弦之間的最大垂直距離稱為翼型的最大彎度，簡稱彎度，它與弦長的比值稱為相對最大彎度。4、前緣半徑:通過翼型的前緣I的內切圓半徑稱為前緣半徑，其與弦長的比值稱為相對前緣半徑。5、最大厚度D:翼型內切圓中最大的內切圓的直徑稱為翼型的最大厚度，它與弦長的比值稱為相對最大厚度。6、最大厚度位置:沿翼弦由前緣點到最大厚度處的距離稱為最大厚度位置，其與弦長的比值稱為相對最大厚度位置。7、最大彎度位置:由前緣點到最大彎度處沿翼弦方向的距離叫做最大彎度位置，它與弦長的比值稱為相對最大彎度位置。8、尾緣端面12:吸力面型線3的末端11和壓力面型線4的末端13連線構成的線段為尾緣端面12，其厚度與弦長的比值成為相對尾緣端面厚度。參照圖3所示，本發(fā)明的壓力面型線4和吸力面型線3采用的是Bezier (貝茲)曲線，本方案設計的相對厚度為25%的翼型(UP25)的幾何數(shù)據(jù)如下:UP25各部分參數(shù)值的范圍:
權利要求
1.一種大型風機的中等厚度翼型葉片，其中部橫截面的外輪廓分為前緣、尾緣、吸力面型線和壓力面型線，前緣與尾緣的距離為弦長，其特征在于: 所述橫截面的最大厚度為弦長的24.5%-25.5%，最大厚度處與前緣的距離為弦長的25%-35% ； 所述橫截面的最大彎度為弦長的2.0%-3.0%，最大彎度處與前緣的距離為弦長的70%-80% ； 所述前緣的半徑為弦長的4.0%-4.5%，所述尾緣的端面厚度為弦長的0%-5%。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種大型風機的中等厚度翼型葉片，其特征在于:所述最大厚度為弦長的25.12%，最大厚度處與前緣的距離為弦長的32%，最大彎度為弦長的2.55%，最大彎度處與前緣的距離為弦長的79%，前緣半徑為弦長的4.3%，尾緣端面厚度為弦長的0.5%。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種大型風機的中等厚度翼型葉片，其特征在于:所述的壓力面型線和吸力面 型線為貝茲曲線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型風機的中等厚度翼型葉片，其中部橫截面的外輪廓分為前緣、尾緣、吸力面型線和壓力面型線，前緣與尾緣的距離為弦長，所述橫截面的最大厚度為弦長的24.5%-25.5%，最大厚度處與前緣的距離為弦長的25%-35%；所述橫截面的最大彎度為弦長的2.0%-3.0%，最大彎度處與前緣的距離為弦長的70%-80%；所述前緣的半徑為弦長的4.0%-4.5%，所述尾緣的端面厚度為弦長的0%-5%。該翼型綜合性能優(yōu)于相同相對厚度的傳統(tǒng)DU、NACA翼型，不但提高了風能利用效率，而且減輕了結構重量，降低了疲勞載荷，已成為研制大型高效低成本風力機的重要技術基礎。
文檔編號F03D11/00GK103244361SQ20131020944
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月30日 優(yōu)先權日2013年5月30日
發(fā)明者周文明, 代海濤 申請人:國電聯(lián)合動力技術有限公司