[实用新型]一种叶片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种叶片，尤其是一种适用于叶轮机械和风力发电机领域的叶片，该叶片具有增加升力、减小阻力、提高效率、降低噪声等特点。

背景技术

在增升减阻方面，鲸鱼鳍被实验证实有增升减阻作用，认为鲸鱼鳍具有凹凸不平的表面，其中突起的部分有助于形成涡旋，这些涡旋以更平稳的方式给鲸鱼带来更大的动力，较大程度地增加了升力和减小了阻力，在大攻角下尤其效果明显。

在单纯的减阻方面，因为表面摩擦阻力在运输工具的总阻力中占有很大的比例，例如：常规的运输机和水上船只，其表面摩擦阻力约占总阻力的50％，潜艇可达70％；飞机飞行时占其总阻力的40-50％；长距离管道输送中，泵站的动力几乎全部用于克服表面摩擦阻力。所以减小表面摩擦阻力对于节能来说是一件很有意义的工作。已有的减阻措施有：肋条减阻、非光滑表面减阻、柔顺壁减阻、聚合物添加剂减阻、疏水涂层减阻、微气泡减阻、壁面振动减阻、涡流发生器减阻等，其中一部分已在水下航行器(水雷、潜艇)、船舶、飞行器、管道输运系统等设备中得到了应用。相关的专利有：中国专利200610168925.2在风力机叶片表面上设置空气动力学特征部件，包括波形和凹凸形等来改善流体流动和减小阻力；专利200680045596.0在水平轴风力发电机叶片表面上应用凹痕或突起减小阻力；专利00134950.3将非光滑表面应用在犁壁和饭勺上等等。除此以外，肋条或沟槽在翼段、机翼和飞机上的减阻效果也已在文献中提及，一般在小攻角范围内有减阻效果；而涡流发生器已在飞机上得到应用，在大攻角下减阻效果可观。

在降噪方面，夜间猫头鹰的行动悄无声息，是由于羽毛的锯齿状尾缘对降噪起了作用。而尾缘噪声是叶轮机械和风力发电机的主要噪声源。

纵观以上所述，所提及的增升减阻、增效、降噪的方法均未见在叶轮机械和风力发电机上得到很好的应用，应用也仅仅是局限于对某种减阻方式的设想，比如说非光滑表面减阻和柔顺壁减阻等，很少见到在实际中有综合应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种叶片，以提高叶片的增升减阻、增效和降噪的效果。

为实现上述目的，本实用新型提供的叶片，其前缘呈鲸鱼鳍状，叶片的尾缘呈猫头鹰羽毛锯齿状，叶片的弦面为非光滑表面，或者是在光滑的弦面上安装有涡流发生器。

本实用新型还可以在非光滑表面的弦面上安装涡流发生器。

本实用新型的非光滑表面可以是：肋条、球形凹坑、球形凸起、三角锥形凹坑、三角锥形凸起、多边形锥台凹坑和多边形锥台凸起。

本实用新型的效果是，在较大攻角范围内，最大程度的增加了叶片的升力，减小了叶片的阻力，提高了效率和降低了噪声。

附图说明

图1为风力发电机整机正面示意图。

图2是本实用新型在非光滑表面的弦面上安装涡流发生器的叶片示意图。

图3是本实用新型在肋条状的弦面上安装涡流发生器的叶片示意图。

图4是本实用新型的V形肋条的剖面放大立体示意图。

图5是本实用新型的球形凹坑的剖面放大示意图

图6是本实用新型的球形凸起的剖面放大示意图。

图7是本实用新型的三角锥形凹坑的剖面放大示意图。

图8是本实用新型的三角锥形凸起的剖面放大示意图。

图9是本实用新型的多边形锥台凹坑的剖面放大示意图。

图10是本实用新型的多边形锥台凸起的剖面放大示意图。

图11是本实用新型的涡流发生器的放大示意图。

具体实施方式

本实用新型联合应用增升减阻、增效、降噪的方法，在叶轮机械和风力发电机领域灵活运用这些方法的机理，最大范围地发挥出各自的特长，以起到增升减阻、提高效率、降低噪声的效果。

本实用新型在叶轮机械或风力发电机叶片上，将叶片的前缘改进为仿鲸鱼鳍的结构，尾缘改进为仿猫头鹰羽毛锯齿状，在中间弦面上单独或联合应用肋条状、非光滑表面和涡流发生器结构。

当气流流入前缘，气流绕过仿鲸鱼鳍结构之后，流动加速，使气流在叶片上保持附着流动，气流被引导环绕突峰运动，在叶片吸力面形成涡漩，增强了与自由层动量的交换，降低了负压梯度。在小攻角时，升力和阻力与光滑前缘无太大差别，在大攻角时，比光滑前缘有明显的升力增加、阻力减小。