[发明专利]一种100W风力发电机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种100W风力发电机叶片。

技术背景

风力发电是当今世界各国新能源发展的重点，小型风力机市场潜力巨大。

目前，风力发电机的运行效率普遍在35%左右，与贝茨在1926年根据空气动力学原理计算出的理想状态下风轮的极限效率59.3%相比，还有很大提升空间。风力发电机叶片是捕捉风能的核心部件，直接决定着风能的转化效率。而构成叶片空气动力学外形的翼型，直接决定着叶片的性能，是提高叶片效率的关键。因此，获得性能优异的翼型是提高风力发电机效率的关键。

受到近年来众多仿生产品的启发，可以借鉴自然界中的生物特性对风力机进行改进，考虑到鸟类飞行与风力机运行的工况最为相似，发明采用逆向工程得到的海鸥翅膀翼型，对风力发电机叶片进行优化，经过与标准100W风力发电机叶片进行对比，得知本发明所述叶片能够有效提高风力机效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种100W风力发电机叶片，本发明针对现有小型风力机效率有待提高的现象，通过采用海鸥翼型的方式改进风力发电机叶片，提高风力发电机的风能利用率。

本发明的叶片采用海鸥翼型，取自海鸥翅膀半翼展、距离翅膀根部50%处，海鸥翼型的最大厚度（t）位于弦长（c）的20.63%，海鸥翼型的最大弯度（f）位于弦长（c）的45.06%，当弦长（c）为单位长度1时，海鸥翼型的最大厚度（t）为0.1079，海鸥翼型的最大弯度（f）为0.1094。

所述海鸥翼型由逆向工程获得，所述叶片由海鸥翼型按照表2要求的安装角构建得到。

本发明的有益效果：

本发明以标准100W风力发电机叶片作为对比对象。所述海鸥翼型的上、下表面流速差大，压差大，从而具有更大升力。当雷诺数为100000，攻角为0～20°时，海鸥翼型的升力系数与升阻比均高于标准翼型，最大升力系数提高1.196倍，最大升阻比提高34.10%。试验表明，当风速为0～10.7m/s时，仿海鸥翼型叶片与标准叶片相比，效率明显提高，平均提高率达25.77%。本发明通过改进翼型，提高叶片性能，不改变传统叶片加工工艺，适用性广。风洞试验表明，仿海鸥翼型叶片效率明显高于标准叶片。

附图说明

图1为海鸥翼型的示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明的左视图。

图4为本发明的俯视图。

图5为本发明的结构示意图。

图6为图5中的A—A剖面图。

图7为海鸥翼型与标准翼型在雷诺数为100000，攻角为0～20°时的升力系数对比曲线图。

图8为海鸥翼型与标准翼型在雷诺数为100000，攻角为0～20°时的升阻比对比曲线图。

图9为本发明之仿海鸥翼型叶片与标准叶片在风速为0～10.7m/s时，试验得到的功率对比曲线图。

图中：1-海鸥翼型，2-仿海鸥翼型叶片，3-叶根，4-改进部分，t-最大厚度，f-最大弯度，c-弦长，d-最大弯度线，E-上翼面，F-下翼面，xt-最大厚度在翼型上位置的横坐标值，xf-最大弯度在翼型上位置的横坐标值。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明的叶片采用海鸥翼型1，取自海鸥翅膀半翼展、距离翅膀根部50%处，海鸥翼型1的最大厚度（t）位于弦长（c）的20.63%，海鸥翼型1的最大弯度（f）位于弦长（c）的45.06%，当弦长（c）为单位长度1时，海鸥翼型1的最大厚度（t）为0.1079，海鸥翼型1的最大弯度（f）为0.1094。仿海鸥翼型叶片2的根部具有叶根3，仿海鸥翼型叶片2具有改进部分4。海鸥翼型1增大了翼型上下表面的流速差，使压差增大，升力增加。所述海鸥翼型1由逆向工程获得，所述仿海鸥翼型叶片2，由海鸥翼型1按照表2要求的参数构建得到。表2中，安装角(θ)为海鸥翼型1的弦长（c）与仿海鸥翼型叶片2的旋转平面（xy面）之间的夹角。

海鸥翼型上、下翼面所对应的坐标值满足表1：

表1

应用于100W风力发电机时，海鸥翼型1在仿海鸥翼型叶片2不同展向位置的弦长(c)和安装角(θ)满足表2：

表2