一種可調節尾部翼型和掃掠面積的風電葉片的製作方法

2023-05-03 14:04:12 1

本實用新型涉及風電葉片領域，具體涉及一種可調節尾部翼型和掃掠面積的風電葉片。

背景技術：

風能是一種應用日益廣泛的清潔可再生能源，在我國能源消費所佔比重逐年上升。風力發葉片在氣流的作用下旋轉並且帶動發電機，風力發電機組的發電輸出功率的公式如下所示：

式中，

P：風力發電機的輸出功率；

Cp：風能利用係數；

ρ：空氣密度；

A：葉片掃掠面積；

V：風速。

由該式可知，其他因素不變時風力發電機組的輸出功率與葉片掃掠面積成正比。

自然界的風速往往經常變動，不利於風力發電機的穩定運行。當風速過大時，風力發電機不但不能多發電，反而需要緊急停機來防止葉片轉速過快而損壞機組。為了拓寬風力發電機的適應風速範圍，需要對風力發電機葉片進行進一步改造。

技術實現要素：

為解決上述現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種可調節尾部翼型和掃掠面積的風電葉片，採用尾部中空可摺疊的活動葉片，可以根據風速切換葉片的翼型和掃掠面積，並且滿足葉片輕量化的要求。

為了達到上述目的，本實用新型所採用的技術方案是：

一種可調節尾部翼型和掃掠面積的風電葉片，包括葉片主體1，位於葉片主體1尾部的活動葉片a5、活動葉片b6，鉸接葉片主體1和活動葉片a5的轉軸a4、鉸接葉片主體1和活動葉片b6的轉軸b7，其特徵在於：所述活動葉片a5、活動葉片b6的截面形狀均為直角梯形，當活動葉片a5和活動葉片b6分別繞著轉軸a4和轉軸b7旋合時，活動葉片a5和活動葉片b6同一截面上直角梯形的斜腰可以貼合在一起，構成三角形中空結構，並與葉片主體1構成近似的流線形截面，葉片主體1為中空結構，其截面為削去尾部的封閉流線形，葉片主體1靠近尾部的區域設置有平面凹槽a3和平面凹槽b8，當活動葉片a5和活動葉片b6分別繞著轉軸a4和轉軸b7張開時，活動葉片a5和活動葉片b6能夠分別與平面凹槽a3和平面凹槽b8貼合，葉片主體1與平面凹槽a3之間設置過渡結構a2，葉片主體1與平面凹槽b8之間設置過渡結構b9，過渡結構a2和過渡結構b9的作用是避免葉片主體1的結構急劇變化而引起應力集中。

和現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

1、本實用新型一種可調節尾部翼型和掃掠面積的風電葉片，尾部採用兩個可摺疊的活動葉片，兩個活動葉片的截面形狀均為直角梯形。當兩個活動葉片旋合時，其內部形成截面為三角形的中空結構，並且整體上與葉片主體形成截面為近似流線形的結構，氣流經過時的阻力較低。葉片主體本身也為中空結構。這樣的構造使風電葉片能夠在實現掃掠面積和尾部翼型可調的同時，滿足葉片輕量化的要求。

2、葉片主體上設置了凹槽，使得活動葉片向兩側張開時能夠與葉片主體很好地貼合，從而降低氣流經過時的阻力。葉片主體與凹槽之間設置了過渡結構，避免了葉片主體結構的急劇變化而引起應力集中。活動葉片的截面形狀為直角梯形，其直角腰與轉軸鉸接，同樣避免了活動葉片旋轉時可能產生的應力集中。

附圖說明

圖1為兩個活動葉片旋合時葉片截面的示意圖。

圖2為兩個活動葉片旋合時葉片整體結構的示意圖。

圖3為兩個活動葉片張開時葉片截面的示意圖。

圖4為兩個活動葉片張開時葉片整體結構的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。

如圖1和圖3所示，本實用新型一種可調節尾部翼型和掃掠面積的風電葉片，包括葉片主體1，位於葉片主體1尾部的活動葉片a5、活動葉片b6，以及鉸接葉片主體1和活動葉片a5的轉軸a4、鉸接葉片主體1和活動葉片b6的轉軸b7。葉片主體1靠近尾部的區域設置有平面凹槽a3和平面凹槽b8，葉片主體1與平面凹槽a3之間設置過渡結構a2，葉片主體1與平面凹槽b8之間設置過渡結構b9。

如圖1所示，活動葉片a5、活動葉片b6的截面形狀均為直角梯形，當活動葉片a5和活動葉片b6分別繞著轉軸a4和轉軸b7旋合時，活動葉片a5和活動葉片b6同一截面上直角梯形的斜腰可以貼合在一起，構成三角形中空結構，並與葉片主體1構成近似的流線形截面。近似流線形的截面形狀可以降低氣流經過時的阻力。圖2為活動葉片旋合時葉片整體結構的示意圖。從圖1和圖2可以看到，當活動葉片a5、活動葉片b6旋合時，葉片的掃掠面積較大，葉片翼型為近似的流線形，適合氣流流速較低的工況。

如圖3所示，當活動葉片a5和活動葉片b6分別繞著轉軸a4和轉軸b7張開時，活動葉片a5和活動葉片b6能夠分別與平面凹槽a3和平面凹槽b8貼合，可以降低活動葉片a5和活動葉片b6張開時氣流經過葉片受到的阻力。圖4為活動葉片張開時葉片整體結構的示意圖。從圖3和圖4可以看到，此時葉片的掃掠面積較小，同時葉片尾部為類似於方脊的翼型，適合氣流速度較高的工況。

根據氣流速度的變化範圍，切換活動葉片a5和活動葉片b6旋合或者張開的狀態，可以同時改變葉片的掃掠面積和尾部翼型，從而擴大了風電機組的工作範圍。

葉片主體1為中空結構，其截面為削去尾部的封閉流線形。當兩個截面為直角梯形的活動葉片a5和活動葉片b6旋合時，其內部形成截面為三角形的中空結構。這樣的構造使本實用新型能夠在實現掃掠面積和尾部翼型可調的同時，滿足葉片輕量化的要求。

葉片主體1與平面凹槽a3之間設置過渡結構a2，葉片主體1與平面凹槽b8之間設置過渡結構b9，過渡結構a2和過渡結構b9可以避免葉片主體1的結構急劇變化而引起應力集中。活動葉片a5和活動葉片b6的截面形狀均為直角梯形，其直角腰分別與轉軸a4和轉軸b7鉸接，同樣避免了活動葉片a5和活動葉片b6旋轉時可能產生的應力集中。