[发明专利]一种用于兆瓦级风力机叶片的21%厚度主翼型

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力机叶片翼型，具体地说,涉及一种用于兆瓦级风力机叶片的21％厚度主翼型。属于风力机技术领域。 

背景技术

风力机叶片是风力发电机组设计的核心技术之一，构成叶片的翼型是叶片设计的基础，该项技术的研究和应用可导致设计出具有更大风能捕获能力和低系统载荷的高性能叶片，对于大直径风力机设计具有重要的意义。而大直径风力机是建造兆瓦级大功率风力发电机组的主要技术。 

上世纪90年代，风力机叶片设计通常使用已有的传统的航空翼型，如NACA44系列和NACA63或64系列翼型，但由于其较小的相对厚度、较低的高升力气动性能和不平缓的失速特性等，已不能适应大型风力机叶片的设计要求。自从80年代后期以来，西欧和美国进行了专门用于风力机的先进翼型设计研究。如瑞典航空研究院设计的FFA系列翼型、荷兰Deft大学设计的DU系列翼型、丹麦国家实验室设计的系列翼型、以及美国可再生能源国家实验室(NREL)设计的S系列风力机翼型。这些翼型中有的缺乏高雷诺数下的实验验证，有的在较大粗糙度时气动性能下降很多。 

近年来,西北工业大学、重庆大学、中国科学院工程热物理研究所等单位相继设计出了各自具有自主知识产权的风力机专用翼型。其中，西北工业大学针对兆瓦级大型风力机，采用计算流体力学方法设计出NPU-WA风力机翼型族，并在NF-3低速翼型风洞中进行了从1.0×10⁶到5.0×10⁶的五个不同雷诺数的风洞实验，证实了该翼型族的高雷诺数特性、对粗糙度不敏感特性，以及高升力下的升阻比均优于国外的同类翼型。通过对上述风洞实验数据的分析可知，初次设计的NPU-WA系列翼型中,在高雷诺数和高升力设计条件下具有很好的升阻比特性，明显优于同类翼型；在固定转捩情况下升阻比不低于同类翼型,具有更大的升力系数。但该翼型存在的不足是:在低雷诺数条件下，最大升力对粗糙度的敏感性因子较高，比DU系列翼型高出一倍,力矩系数绝对值偏大。 

径向站位在70％到100％的叶片外侧部分捕捉到的风能通常占整个叶片捕捉风能的60％以上，因此站位在75％的风力机叶片主翼型需要有较高的气动性能。同时，由于风力机叶片可能会受到灰尘、雨水、昆虫或结冰等不可避免的污染，主翼型还需要有对表面粗糙度的不敏感特性。 

发明内容

为了避免现有技术存在的不足,本发明提出一种用于兆瓦级风力机叶片的21％厚度主翼型,采用计算流体力学方法和先进的翼型参数化方法，设计出相对厚度为0.21、满足大型风力机叶片外侧翼型需求，具有高雷诺数、高升力系数、高升阻比翼型。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:翼型相对厚度为0.21弦长，最大厚度对应的弦向位置为0.325弦长，后缘厚度为0.05弦长； 

翼型上下表面几何坐标的表达式分别为: