[实用新型]装有喷气襟翼翼型叶片的风力机叶轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种装有喷气襟翼翼型叶片的风力机叶轮，确切地说是一种水平轴风力机的叶片上具有射流产生的襟翼，属于风力机设计、制造和应用领域。

背景技术

几十年来，人们一直在追求如何更多地提高风力机的风能利用效率，US4197053提出了一种从空心轮毂前方被动进气，再从叶片尾缘喷气的方案，它降低了风力机的起动风速，从而扩大了风力机的工作范围。

CN03134065.2则大大拓宽了上述技术的应用范围，它考虑了工程需要，将叶片上的喷气孔开在压力面上，而且喷气方向为叶轮旋转的切线方向，即所谓“推力型工作原理”，实验结果证明，由于叶轮旋转产生的离心力的加功，使得喷气速度大大增加，对叶片所产生的推力大大增加，因而风力机的输出功率显著增加，这不仅降低了风力机的起动风速，扩大了风力机的有效工作范围，而且在风力机的正常运转情况下明显提高了其做功能力，而这才是决定风力机输出功率大小的关键时段；但是在实施这一技术时也存在一些问题，例如在设计状态下，安装角接近0度，叶片的喷气方向几乎是在叶轮的旋转平面内，即接近切向的，喷气的效果好，但是如在变桨距情况下，桨距角的些微改变都会影响叶片上相对于旋转平面的喷气方向，这显然会影响风力机的性能发挥。

风力机做功的关键部件是叶片，而叶片气动性能的好坏直接取决于翼型的性能；翼型弯度对其气动性能有很大的影响，有许多种方法可以对传统翼型的弯度进行修改；自20世纪70年代以来，国内外对格尼(Gurney)襟翼进行了大量研究，取得了一些好的结果。所谓Gurney襟翼，即在翼型尾缘沿叶片展向加装一块适当高度的小平板；研究表明，适当高度的襟翼，例如高度为2％翼型弦长的襟翼可以明显提高其气动性能，实际上Gurney襟翼有效地改变了翼型吸力面和压力面上的压力分布，增加了翼型的有效弯度，因而增加了绕流翼型的环量，明显提高了翼型的升力系数，并且在高度适当时，会使其升阻比有所提高。但是对于尾缘的理论厚度为0的叶片，这种技术实施起来并不容易，例如Gurney襟翼在与翼型的连接时的结构强度就会带来新问题；并且Gurney襟翼明显阻碍了压力面上的气流流动，因此在升力增加的同时，其阻力可能会有更大的增加；另外一个重要的问题还在于它不易控制，因此就出现了用一股与叶片表面成一定角度的喷气代替襟翼的方法，这就是喷气襟翼。喷气襟翼产生的效果与喷气在翼型弦线的位置，喷气的方向以及喷气量的大小有关；由于喷气量是可以控制的，因此比Gurney襟翼的效果更好，喷气量的大小则由产生喷气的气源来控制；通常的气源则是一台风机，当然这需要消耗额外的能量。Gurney襟翼技术通常可用于飞机机翼，直升机及旋转叶轮机械上，但是所有这些应用(如果有的话)，都是通过一台专用的风机供气，即都是主动喷气，需要消耗额外的能量。

发明内容

本实用新型的目的是弥补现有技术的不足，通过被动喷气襟翼的气体动力学方法增大翼型的弯度，提高翼型的空气动力学性能，从而显著提高风力机的性能而无须消耗额外的能量。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：装有喷气襟翼翼型叶片的风力机叶轮，包括空心叶片(10)和空心轮毂(11)，空心叶片(10)上设有喷气孔(16)。所述喷气孔(16)的中心线与翼型弦长(23)之间的夹角在15°～90°之间。

当风力机工作时，前方的风(1)从轮毂上的孔(12)进入，并通过轮毂周壁上的孔(9)进入叶片中的孔(13)，再从钝尾缘(18)或压力面(15)上的喷气孔(16)喷出。

本实用新型的优点是：比叶片尾缘切向喷气的方法实施更方便，效果更稳定；比通常的各种襟翼方法，叶片的重量减轻，结构更牢固；风力机的风能利用系数大大提高，使得发电成本降低；同时喷气襟翼方法也是可根据需要进行控制的。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的一个实施例。

图3为本实用新型的另一个实施例。

图4为图2的局部放大示意图。

图5为图3的局部放大示意图。

图6为叶片的翼型剖面示意图。

图7为叶片的钝尾缘翼型剖面示意图。

图8为本实用新型的风洞实验结果曲线。

图9为本实用新型的工作原理图。

具体实施方式