[发明专利]一种水平轴风力机

说明书

本发明属于风力机气动外形设计技术领域，特别是涉及一种水平轴风力机，由轮毂和五个风力机叶片组成，叶片安装在轮毂上，叶片安装角为0°，风力机叶片选用S823翼型和S822翼型，叶片的弦长分布公式c(r)＝0.08081r⁷‑0.92714r⁶+4.39985r⁵‑11.16315r⁴+16.29867r³‑13.58361r²+5.72011r‑0.50066，叶片的扭角分布公式β(r)＝‑5.06226r³+30.97914r²‑65.80255r+53.04364，其中，c(r)为当地弦长，β(r)为当地扭角，r为当地半径。其中当轮毂半径0.15m，叶片长度2.6m，风力机的旋转半径2.75m。在设计风速12m/s，设计转速210rpm条件下，输出气动功率可达10kW。

技术领域

本发明属于风力机气动外形设计，特别是涉及一种水平轴风力机，应用于风力发电技术领域。

背景技术

风能属于可再生清洁能源，风力机是将风能转换为机械能的重要设备，风力机叶片气动性能的优劣直接影响风力机风能利用效率。随着分布式发电的发展，中小型风力机越来越得到重视。然而，在分布式发电的应用环境下，风场的平均风速较低，使得中小型水平轴风力机自启动困难，因此，采用5叶片结构的水平轴风力机能够有效解决自启动困难的气动难题。

10kW水平轴风力机能够基本满足一个家庭的用电需求，具有较高市场应用前景。针对来流风速12m/s，本发明提供了一种5叶片的10kW水平轴风力机气动外形。

发明内容

本发明的目的是：提供一种10kW水平轴风力机气动外形，其中轮毂半径0.15m，叶片长度2.6m，风力机的旋转半径2.75m。在设计风速12m/s，设计转速210rpm条件下，输出气动功率达到10kW。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一种水平轴风力机，所述风力机叶片数量为五个，叶片安装角为-0.5°～0.5°；所述风力机叶片的弦长分布如下：

c(r)＝x1r⁷-x2r⁶+x3r⁵-x4r⁴+x5r³-x6r²+x7r-x8，其中，c(r)为当地弦长，r为当地半径，其中：

0.079≤x1≤0.081，0.910≤x2≤0.930，4.300≤x3≤4.400，11.100≤x4≤11.170，16.200≤x5≤16.300，13.500≤x6≤13.600，5.700≤x7≤5.721，0.500≤x8≤0.501。

所述风力机叶片的扭角分布：β(r)＝-y1r³+y2r²-y3r+y4，其中，β(r)为当地扭角，r为当地半径，其中：

5.000≤y1≤5.100，30.000≤y2≤31.000，65.000≤y3≤66.000，53.000≤y4≤53.100。

所述风力机叶片以旋转中心为起点，沿径向在旋转半径5％以内叶片截面为圆形，沿径向在旋转半径9％-18％范围内叶片截面选用S823翼型，沿径向在旋转半径27％-100％范围内叶片截面选用S822翼型。

所述叶片不同翼型截面的直接采用均匀过渡，或样条插值法过渡。

所述风力机叶片的弦长分布如下：