[发明专利]一种风力发电机及其叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，尤其涉及一种启动风速低的风力发电机及其叶片。

背景技术

风力发电机的叶片的设计理论有许多，如贝兹理论、涡流理论、叶素理论、动量理论等等，这些理论为风力发电机叶片设计和整机设计提供了极大的帮助。

源于贝兹理论的简化风车模型，是按照其理论上的最佳运行条件，不考虑叶片涡流的分布和影响，故其与实际运用有较大的差距；后期Schmits和Glauert充分考虑了风轮的中心涡、边界涡和叶尖的涡流等周向涡流和风轮后的涡流，产生了基于涡流和叶素理论的Schmits和Glauert设计模型，更进一步完善了叶片的设计理论；Wilson以Glauert设计模型为基础，进一步研究了叶片的尖部损失、升阻比对叶片最佳性能的影响和风轮在非设计工况下的性能，提出了Wilson的设计模型。除此以外，还有许多其他的空气动力学专家也研究了更多的相关理论，目前业界在风力发电机叶片设计中使用最多的设计方法是Schmits和Glauert模型。

以上各种叶片设计模型都是从叶片如何在额定风速下发挥最佳效率出发，设定叶片在标准旋转过程状态下作出的分析和推论，都没有考虑到启动风速等因素，使得目前市场上依照该类模型设计的叶片启动风速都较高，不易把握。在实际应用中，叶片在静止状态下与运动状态下，其设计的外部条件有很大的不同，使得设计的叶片存在启动风速高、效率低等问题。在设计叶片的弦长及安装角时主要考虑了启动风速的要求，对于额定风速、叶尖速比和叶片数的因子影响没有足够考虑，随着所确定额定风速数值的提高，欲得到较低的启动风速，必须加大修正系数的数值；叶尖速比的大小对于叶片设计有着重大的影响，除雷诺数选择有着关联外，要在高的尖速比下获得较低的启动风速，相关参数也应该发生较大的调整，叶片数量与风轮的实度比有着直接的关系，一般叶片数量较多的，实度比较大，随着实度比的取值大小，叶片的修正系数会比较小些。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在高的叶尖速下获得较低的启动风速的风力发电机及其叶片。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种风力发电机的叶片，所述叶片包括一端用于安装的根部和另一端的叶尖，所述叶片邻近根部的安装角较叶尖大，并且所述叶片的弦长在邻近根部区域非线性加速增加，所述叶片的弦长和安装角通过Schmits或Glauert计算模型修正而得；

C_rs＝K_cs*C_r；

θ_rs＝K_θs*θ_r；

所述C_rs为修正弦长，K_cs为弦长修正系数，C_r为Schmits或Glauert计算模型弦长，θ_rs为修正安装角，K_θs为安装角修正系数，θ_r为Schmits或Glauert计算模型弦长；

其中，

K_cs＝K_crs      ——当K_crs大于1时；

K_cs＝1         ——当K_crs小于1时；

K_θs＝K_θrs    ——当K_θrs大于1时；

K_θs＝1        ——当K_θrs小于1时；