[发明专利]一种通风减涡装置及内置有该通风减涡装置的风力机叶片

说明书

本发明公开了一种通风减涡装置及内置有该通风减涡装置的风力机叶片，属于风力机的技术领域。本发明针对风力机叶片的气流分离现象提出了通风减涡装置的改善设计，以内置螺旋结构的截面渐缩式圆台壁面为装置主体，靠近圆台壁面大半径端的侧壁开有气道渐缩的进风口，该装置能够收集到足够的空气，通过变截面和切向流入保证能够产生足够强度的涡。本申请还公开了一种内置有该装置的风力机叶片，装置出风口与风力机叶片吸力面不同展向处开有的小孔贴合且出风口均朝向叶片尾缘，通风减涡装置的空气入口朝向叶片根部，大攻角时起到增升减阻的作用，小攻角时通风减涡装置对叶片表面阻力没有任何影响。

技术领域

本发明公开了一种通风减涡装置及内置有该通风减涡装置的风力机叶片，属于风力机的技术领域。

背景技术

作为风力机捕获风能的部件，叶片在整个风力发电过程中具有至关重要的地位，关于叶片设计有较大限制。为了达到理想的气动效率，需要在叶片的不同展向处设定不同的弦长、厚度、扭角甚至翼型，外形要求较高，但是此种设计破坏了理想的翼型条件，容易造成气流分离，导致风力机失速。处于分离失速中的风力机，效率降低导致稳定性恶化，甚至会造成严重事故。

来流从固体边界流过时，边界表面的流体速度由于粘性作用从零迅速增至外流速度。边界层内的流动受压强梯度力和粘性力的作用，而粘性力是以摩阻力的形式表现出来的。在顺压区，尽管始终存在着摩阻力对流动的阻滞作用，且这一作用试图使层内流体减速，但顺压梯度力作用仍可使流动沿程加速，流动仍能沿壁面前进，不会发生脱离物体表面的现象，即不会分离；在逆压区，此时，摩阻力和逆压梯度力的作用都使流体减速，于是，流动沿程越流越慢，最后出现反向流动，反向流动排挤主流就使主流脱离物体表面产生分离现象。特别是当攻角大于临界攻角时，绕流发生分离，翼型的升力系数突然降低，发生失速现象。因此，延迟失速现象对于提高风力机气动性能具有极其重要的作用。

现有技术通过安装于叶片表面的通风减涡装置在叶片表面生成涡，把能量从流速较高的主流区传递至流速极低的分离区，可以中和两个区域的能量差，使处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在机体表面而不致分离。通风减涡装置一般采用一种小叶片结构，在大攻角时能够延迟升力，起到增升减阻的作用。但是，当攻角较小的时候，叶片表面的小叶片也会增加叶片表面的粗糙度，无异会增加叶片的阻力，降低叶片的性能。可见，传统涡流发生器外置于叶片表面可以在大攻角工况下延迟失速，但在小攻角时增加了叶片表面的粗糙度，增加了阻力，降低了叶片性能。

因此，设计一种既能实现大攻角工况下延迟叶片表面失速现象又能在小攻角时不产生任何负面影响同时成本还比较低廉的新型风力机叶片具有重要的意义。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种通风减涡装置及内置有该通风减涡装置的风力机叶片，既实现了大攻角下延迟风力机叶片表面失速现象，又避免了小攻角下通风减涡装置增加风力机叶片阻力的缺陷，解决了现有外置于叶片表面的涡流发生器虽能在大攻角时起到增升减阻的作用但在小攻角时增加阻力降低风力机叶片性能的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种内置通风减涡装置的风力机叶片，风力机叶片为空心结构，在吸力面沿展向开了多个贯穿叶片壳体的椭圆形小孔，多个椭圆形小孔位于叶片吸力面弦向20%弦长的位置，通风减涡装置内置于叶片壳体且出风口与椭圆形小孔连接，通风减涡装置在叶片不同展向的当地弦向20%弦长位置处的叶片壳体内部。