一種前緣低粗糙敏感性的風力機葉片的製作方法

2023-06-03 05:28:56 1

專利名稱：一種前緣低粗糙敏感性的風力機葉片的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風力機葉片，尤其是一種前緣低粗糙敏感性的風力機葉片， 該葉片具有在惡劣氣候和環境下，抵抗昆蟲汙染、沙塵和雨雪侵蝕，避免風力機升力下降、 發電量減少、提高整機效率等特點。
背景技術：
風力機的運行受環境影響較大，例如昆蟲汙染、沙塵和雨雪的侵蝕都會對風力機葉片表面粗糙度產生影響，從而引起風力機葉片氣動性能的惡化，最終導致整機效率的降低，發電量的減少。現有的解決方法是對於雨雪結冰，通常在葉片上安裝加熱系統，採取直接電阻加熱的方法防止葉片結冰，也有在葉片表面塗刷黑色塗層，通過光照吸熱來使冰雪融化，此外，在葉片內部採用熱空氣或者其他一些熱輻射的間接加熱方式也有應用；對於昆蟲和沙塵的汙染，多採取停機清洗的方法，也有採用表面貼膜的方法來防止昆蟲、沙塵在葉片上的附著以及對葉片的撞擊和侵蝕。然而，這些方法均需耗費大量的人力和物力，對風力機的經濟運行極其不利。傳統的風力機葉片，其前緣段與葉片主體一體形成，葉片運行時，只能通過變槳的方式調節整個葉片的攻角，無法獨立調節前緣段的攻角。
發明內容針對現有技術的缺點和不足，本實用新型對風力機葉片的結構進行改進，使葉片前緣段和葉片主體為兩個獨立的部件，通過與前緣段連接的轉動機構，獨立調節葉片前緣段與氣流的夾角，改變氣流在葉片前緣段駐點的位置，使得葉片前緣段即使在有汙染的情況下，葉片升力係數仍可以保持在較高的範圍，從而提高風力機的整機效率，避免氣候和環境對風力機造成的不利影響。本實用新型為解決其技術問題所採用的技術方案是一種前緣低粗糙敏感性的風力機葉片，包括葉片前緣段、葉片主體及轉動機構， 其特徵在於，所述葉片前緣段和葉片主體分別獨立形成，二者連接在一起，並且二者之間或在葉片前緣段中設置轉動機構，所述轉動機構用於控制葉片前緣段獨立轉動，以調節葉片前緣段與氣流的夾角。由於轉動機構可以控制前緣段獨立轉動，所以可調節前緣段與氣流的夾角，改變氣流駐點位置，從而使風力機葉片工作在一個高升力係數的範圍。優先的，所述葉片前緣段和葉片主體的連接為剛性松連接或柔性緊連接。優先的，所述葉片前緣段的形狀，可以使葉片前緣段的氣流產生旋渦，以掃除表面的粗糙物。優先的，所述葉片前緣段的材料是柔性材料或剛性材料。優先的，所述葉片前緣段的表面形狀是光滑規則曲面或光滑不規則的曲面。優先的，所述光滑規則曲面的正視投影為波浪形，梯形，三角形，或其它形狀。優先的，所述光滑不規則曲面的正視投影為波浪形，梯形，三角形，或其它形狀。[0013]優先的，所述光滑規則曲面為均勻分布，或不均勻分布。優先的，所述光滑不規則曲面為均勻分布，或不均勻分布。與傳統的風力機葉片相比，本實用新型的低前緣粗糙敏感性的風力機葉片具有以下優點1，本實用新型的風力機葉片能夠有效解決昆蟲、沙塵、雨雪在葉片上的粘附使升力係數減小、阻力係數增大的問題；2，本實用新型的風力機葉片具有清潔表面粗糙物的作用；3，本實用新型的風力機葉片可以克服環境對風力機氣動性能的影響，使風力機的輸出功率得到增加，整機效率提高。

圖1為風力機組正視圖。圖2為葉片前緣段為柔性材料，且與葉片主體緊連接時的A-A剖視圖。圖3為葉片前緣段為剛性材料，且與葉片主體松連接時的A-A剖視圖。圖4為葉片前緣段局部301圖一波浪形正視圖。圖5為葉片前緣段局部301圖一梯形正視圖。圖6為葉片前緣段局部301圖一三角形正視圖。
具體實施方式
以下結合附圖來進行說明。如圖1所示，風力機組由塔架基礎1，塔架筒體2，葉片前緣段3，葉片主體4，機艙 5，輪轂6和前緣段轉動軸7組成，葉片前緣段3安裝在葉片主體4上，可以通過轉動軸7轉動，葉片主體4安裝在輪轂6上。當氣流吹向風力機葉片前緣段3和葉片主體4時，氣流作用在葉片前緣段3和葉片主體4上，將氣流的一部分動能轉化為推動葉片主體4旋轉的力矩，使葉片主體4帶動輪轂6繞機艙5的水平中心軸旋轉，把風能轉化為機械能，再通過機艙5中的發電機將機械能轉化為電能輸出。圖2、圖3為本實用新型的低前緣粗糙敏感性的風力機葉片的橫截面示意圖。風力機葉片，包括葉片前緣段3、葉片主體4及轉動機構7，葉片前緣段3和葉片主體4分別獨立形成，二者連接在一起，葉片前緣段3中設置轉動機構7，所述轉動機構7用於控制葉片前緣段3獨立轉動，以調節葉片前緣段3與氣流的夾角。由於轉動機構7可以控制前緣段3獨立轉動，以調節前緣段3與氣流的夾角，改變氣流駐點位置，從而使風力機葉片始終工作在一個高升力係數的範圍。在一些實施例中，也可以將轉動機構7設置在葉片前緣段 3和葉片主體4之間。圖4、圖5、圖6分別顯示了葉片前緣段的表面形狀為光滑不規則的曲面時的情形。 圖4中光滑不規則曲面為波浪形。圖5中光滑不規則曲面為梯形。圖6中光滑不規則曲面為三角形。通過將葉片前緣段的表面形狀設置為光滑不規則曲面，可以使葉片前緣段的氣流產生旋渦，以掃除表面的粗糙物。
權利要求1.一種前緣低粗糙敏感性的風力機葉片，包括葉片前緣段(3)、葉片主體(4)及轉動機構(7)，其特徵在於，所述葉片前緣段(3)和葉片主體(4)分別獨立形成，二者連接在一起，並且在二者之間或在葉片前緣段(3)中設置有轉動機構(7)，所述轉動機構(7)用於控制葉片前緣段(3)獨立轉動，以調節葉片前緣段(3)與氣流的夾角。
2.根據權利要求1所述的前緣低粗糙敏感性的風力機葉片，其特徵在於，所述葉片前緣段(3)和葉片主體(4)的連接為剛性松連接或柔性緊連接。
3.根據權利要求1所述的前緣低粗糙敏感性的風力機葉片，其特徵在於，所述葉片前緣段(3)的材料是柔性材料或剛性材料。
4.根據權利要求1所述的前緣低粗糙敏感性的風力機葉片，其特徵在於，所述葉片前緣段(3)的形狀是光滑規則曲面或光滑不規則的曲面。
5.根據權利要求4所述的前緣低粗糙敏感性的風力機葉片，其特徵在於，所述光滑規則曲面的正視投影為波浪形、梯形或三角形。
6.根據權利要求4所述的前緣低粗糙敏感性的風力機葉片，其特徵在於，所述光滑不規則曲面的正視投影為波浪形、梯形或三角形。
7.根據權利要求4所述的前緣低粗糙敏感性的風力機葉片，其特徵在於，所述光滑規則曲面為均勻分布，或不均勻分布。
8.根據權利要求4所述的前緣低粗糙敏感性的風力機葉片，其特徵在於，所述光滑不規則曲面為均勻分布，或不均勻分布。
專利摘要一種前緣低粗糙敏感性的風力機葉片，包括葉片前緣段(3)、葉片主體(4)及轉動機構(7)，所述葉片前緣段(3)和葉片主體(4)分別獨立形成，二者連接在一起，並且在二者之間或葉片前緣段(3)中設置有轉動機構(7)，所述轉動機構(7)用於控制葉片前緣段(3)獨立轉動，以調節葉片前緣段(3)與氣流的夾角。由於轉動機構(7)可以控制前緣段(3)獨立轉動，以調節前緣段(3)與氣流的夾角，改變氣流駐點位置，從而使風力機葉片工作在一個高升力係數的範圍。
文檔編號F03D1/06GK201943886SQ201120015260
公開日2011年8月24日 申請日期2011年1月18日 優先權日2011年1月18日
發明者劉強, 張磊, 徐建中, 楊科, 白井豔, 黃宸武 申請人:中國科學院工程熱物理研究所