[发明专利]一种仿鲸鱼尾鳍的增升降噪风力机叶片结构

说明书

本发明公开了一种仿鲸鱼尾鳍的增升降噪风力机叶片结构，所述的仿鲸鱼尾鳍增升降噪结构包括基本翼型NACA0012叶片主体1和仿鲸鱼尾鳍襟翼4。所述的仿鲸鱼尾鳍襟翼位于基础翼型叶片尾缘处，且对称分布于叶片吸力面2与压力面3两侧。所述的鲸鱼尾鳍襟翼整体高度为叶片当地弦长的3.57％，尾鳍襟翼展开角度为116°。本发明可实现流动分离的有效控制，能够显著降低叶片尾缘处的压力脉动，改善叶片尾流的流动结构，提升叶片升力系数，降低阻力系数，此外，还可有效降低气动噪声。

技术领域

本发明涉及风力发电的技术领域，具体地说，特别是一种仿生尾缘风力发电机叶片结构改型设计。

背景技术

2020年，“30·60”双碳目标的提出对电力行业提出新的要求，要求大力发展可再生能源，全面推进风电、太阳能发电的开发和高质量发展。风能是一种清洁的可再生能源，目前风能利用的最主要形式是风力发电，发展风力发电对于我国调整能源结构、减轻环境污染、解决能源危机及实现2030“碳达峰”有非常重要的意义。此外，风力机在运行时会产生明显的噪声，对附近居民的身心健康以及鸟类的迁移均产生了重要的影响。

风力机翼型是保证风力机良好动态性能的关键，优异的风力机翼型可有效改善叶片气动性能，提高风力机获能效率，从而提高风能利用率，故合理地选择风力机型式及参数，优化风力机翼型结构，对增加翼型升力系数、减小阻力系数、控制流动分离及降噪有着积极的作用。故设计一种增升、减阻及降噪的新型叶片具有重要的实际应用价值。

发明内容

基于上述分析和实际需求，本申请旨在提供一种仿鲸鱼尾鳍的增升降噪风力机叶片，所述的仿鲸鱼尾鳍的增升降噪风力机叶片结构能有效控制边界层的流动分离，改善叶片尾流区旋涡结构，削弱当湍流边界层流过叶片尾缘时所产生的湍流边界层尾缘噪声，故尾鳍襟翼结构可提高叶片的升阻比，改善叶片的气动性能且可有效降噪。

本申请的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本申请提供了一种仿鲸鱼尾鳍的增升降噪风力机叶片结构，所述的仿生叶片结构包括基础翼型叶片主体，其特征在于基础翼型叶片主体尾缘处设置有鲸鱼尾鳍状襟翼结构。

进一步，所述的鲸鱼尾鳍状襟翼布置在基础翼型叶片尾缘处，襟翼位置可根据分离点位置进行调整。

进一步，所述的鲸鱼尾鳍襟翼对称分布于叶片吸力面与压力面两侧。

进一步，所述的鲸鱼尾鳍襟翼总体高度H为当地弦长的3.57％。

进一步，所述的鲸鱼尾鳍襟翼展开角度θ为116°。

进一步，所述的鲸鱼尾鳍襟翼通过图像处理，获取典型鲸鱼尾鳍的轮廓线，具体的结构轮廓参数如表1所示，再按照比例进行缩放从而得到基于仿生学的尾鳍状襟翼结构。所述的鲸鱼尾鳍状襟翼可有效改善原本由吸力面和压力面滑落并在尾缘处汇合而相互作用的尾涡流动，从而削弱了尾缘区的气动噪声，同时鲸鱼尾鳍襟翼结构提高了叶片的升阻比。

与现有技术相比，本申请可实现如下有益效果：

(a)通过鲸鱼状襟翼有效控制翼型表面的流动分离，改善翼型的气动特性，提高翼型升阻比；

(b)通过控制吸力面和压力面尾缘涡的相互作用，改善叶片尾缘区旋涡结构从而降低气动噪声；

(c)结构简单、制作成本低，可实施性强。

附图说明

图1为本发明仿鲸鱼尾鳍增升降噪风力机叶片结构二维示意图；

图2为本发明仿鲸鱼尾鳍增升降噪风力机叶片结构中鲸鱼尾鳍襟翼的实施例示意图；

图3为本发明鲸鱼尾鳍结构示意图。

附图标记：