[发明专利]一种风电叶片吹气环量控制系统

说明书

本发明公开了一种风电叶片吹气环量控制系统，包括风电叶片和弹簧振子气泵，风电叶片的吸力面上设有多个吹气孔，弹簧振子气泵的排气口通过气体管路与各吹气连通。本发明通过在风电叶片内设置弹簧振子气泵，利用叶片旋转过程中的受力变化驱动振子运动，压缩气体并从叶尖尾缘区域的小孔射出气流，从而实现环量控制。本发明采取机械弹簧振子随叶片转动从而摆动的方式，将叶片的很小一部分动能转化为叶片喷气口的气流动能，显著抑制叶片各个展向位置的流动分离现象，进一步提高了叶片升力系数。

技术领域

本发明属于风电叶片气动性能主动控制技术领域，涉及一种风电叶片吹气环量控制系统，具体涉及一种采用弹簧振子作为压缩气体动力来源的风电叶片吹气环量控制系统，通过弹簧振子随叶片转动而产生的摆动，将叶片的很小一部分动能转化为叶片喷气口的气流动能，显著抑制叶片各个展向位置的流动分离现象，有效提高了风电叶片的气动性能。

背景技术

随着全球气候不断变暖，化石能源消耗与污染问题逐步加大，使用新能源发电是一个势不可挡的前进趋势。风力发电是新能源发电中一个重要的组成部分，增加风力发电机组功率需要提高叶片的尺寸和气动性能。提升风电叶片的气动性能，主要通过提升叶片的升力系数和升阻比来实现。在叶片上进一步提高升力系数和较高的升阻比，通过常规翼形的改变很难达到。风力发电机组为提高风轮叶片气动性能，即在叶片上进一步提高升力系数和较高的升阻比，现有主要措施包括主动型和被动型等叶片表面气流控制方式。被动控制装置如涡流发生器、固定的Microtab等；而主动控制装置主要基于适当的传感器输入信号来调节叶片气动特性，从而调节叶片载荷，如不同形式的尾缘襟翼，以及通过等离子体激励产生壁面射流的环量控制装置。现有采取主动控制的尾缘襟翼装置一般安装在叶片靠近机组的叶根部分，对叶根部分的气体流动影响较大。但无法优化叶片其余部分的气动性能，并且尾缘襟翼的机械部分较为复杂，对叶片整体结构影响较大，且气动效果的提升与时间控制常数关系十分密切，对控制要求高。而等离子体激励产生射流的环量控制装置，如中国发明专利CN205578181U所公开的一种采用等离子体激励控制叶片表面流动的装置，虽然有其自身的优点，但是相对吹气控制环量装置在调节环量的变化方面幅度较小，并且其需要外部输入电能，结构相对复杂。中国发明专利CN205779470U公开了一种钝后缘风力机翼型环量控制装置，虽然也能够增加翼型绕流环量，但需要在叶片内部布置气泵，也需要独立为其提供动力，增加了结构的复杂性。类似的现有技术还有很多，但都有其自身内在的不足。

发明内容

针对现有主动控制技术的上述缺点和不足，为提高风电叶片气动性能，提高叶片升力系数，本发明提供了一种风电叶片吹气环量控制系统，通过在风力发电叶片内设置弹簧振子，利用叶片旋转过程中的受力变化驱动振子运动，压缩气体并从叶尖尾缘区域的小孔射出气流，从而实现环量控制。本发明采取机械弹簧振子随叶片转动从而摆动的方式，将叶片的很小一部分动能转化为叶片喷气口的气流动能，显著抑制叶片各个展向位置的流动分离现象，进一步提高了叶片升力系数。

本发明为解决其技术问题，所采用的技术方案为：

一种风电叶片吹气环量控制系统，包括风电叶片和弹簧振子气泵，其特征在于，

所述风电叶片的吸力面上设有多个吹气孔，

所述弹簧振子气泵固定设置在所述风电叶片内部，

所述弹簧振子气泵包括底座、弹簧、振子滑块、套筒，其中，所述底座、套筒固定设置在所述风电叶片内，所述弹簧的两端分别固定连接所述底座和振子滑块，所述振子滑块滑动设置在所述套筒内，所述套筒的末端设有进气口和排气口，且所述进气口和排气口均设有单向阀，所述套筒的排气口通过气体管路与各所述吹气孔连通；

各所述吹气孔设置在所述风电叶片的吸力面上临近尾缘的位置，各所述吹气孔在展向上布置在临近所述风电叶片的叶尖位置；

所述底座靠近叶根设置，所述套筒靠近叶尖设置，且所述套筒的长度方向基本沿所述风电叶片的展向延伸；