[发明专利]一种钝尾缘宽运行雷诺数范围的风力机翼型族

说明书

本发明属于风力机翼型族技术领域，具体公开了一种钝尾缘宽运行雷诺数范围的风力机翼型族，包括三个钝尾缘翼型，分别为第一钝尾缘翼型、第二钝尾缘翼型和第三钝尾缘翼型，三个钝尾缘翼型均包括吸力面和压力面；三个钝尾缘翼型吸力面和压力面轮廓上各点的横坐标和纵坐标分别除以对应钝尾缘翼型的弦长C，得到三个钝尾缘翼型的无量纲二维坐标，三个钝尾缘翼型轮廓的无量纲二维坐标表达式为解决现有技术中气动和结构兼容性的短板的问题，并且尾缘立面宽度大，具有良好气动性能的同时，结构抗屈曲稳定性更高。

技术领域

本发明属于风力机翼型族技术领域，尤其涉及一种钝尾缘宽运行雷诺数范围的风力机翼型族。

背景技术

风力机组翼型族是叶片设计的核心技术，翼型的性能决定了叶片的风能吸收效率，直接影响到产品发电量、噪声以及载荷。对风力机组的翼型研究和应用可为设计出具有更大风能捕获能力和低载荷的高性能叶片奠定基础。现代风力机组的单机功率不断增大，叶片长度随之不断增加，叶片主出力区剖面(翼型)的线速度增加，造成风力机专用翼型在更高的雷诺数(Re)下运行，其中叶片主要出力段翼型运行的雷诺数可达900万以上。若是风力机运行环境处于海上，那么翼型运行的雷诺数进一步增高，可以超过1千万雷诺数。同时，海上的复杂环境条件使得叶片更容易受到污染或腐蚀。为了保证风力机叶片在宽工况条件下均具有优良的气动特性，要求风力机翼型在高雷诺数下具有高的升阻比，且具有最大升力系数和最大升阻比，对前缘粗糙度的低敏感特性。

国内现有部分研究结果和相关技术，基本上都是从升力系数(Cl)、阻力系数(Cd)、升阻比(Cl/Cd)等气动参数上着手研究，也即是说提高翼型的气动性能是其主要的研究方向，进而提出单个翼型或单族翼型。从风力机组叶片的气动性能和结构(几何)兼容方面来看，现有的尖尾缘翼型尽管具有一定气动性能，但是不能满足更大更长叶片的结构需求，尖尾缘翼型结构的抗屈曲效果较差。

在CN102003332A-风力机叶片翼型族中，提出的风力机叶片翼型族满足了大型风电叶片对厚翼型的需求，也提高了翼型最大升力系数。但是缺乏详细数据说明，没有对翼型运行的雷诺数说明。

在CN102094767B-一族用于兆瓦级风力机叶片的翼型中，提出了用于兆瓦级的风力机翼型，1.5×10⁶雷诺数上进行研发，不满足现有长叶片和大叶片的技术需求。

在CN105840414B-一族适用于5-10兆瓦风力机叶片的翼型中，提出了用于5-10兆瓦风力机叶片的翼型，但是其失速攻角不确定，设计升力系数较低。

在CN105781873B-一种大型水平轴风力机叶片翼型族中，提出了具有一定气动性能的薄翼型族，但是其雷诺数适用范围较低，薄翼型，未考虑与叶片结构的兼容性。

在CN214660605U-一种高升力风力机翼型中，从控制气流分离的角度出发，提出具有更大升力系数的翼型，基于S809和NACA4412翼型改型，且只有一个翼型，难以和其他翼型达到几何上的兼容性。

上述专利中主要是针对中小范围的雷诺数(1～3百万)进行研究，通过改变翼型几何外进而提高气动表现，但是对更高雷诺数下的表现尚未表现出来，并且失速特征表现不明确或者失速效果不够好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钝尾缘宽运行雷诺数范围的风力机翼型族，以解决现有技术中气动和结构兼容性的短板的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种钝尾缘宽运行雷诺数范围的风力机翼型族，包括三个钝尾缘翼型，分别为第一钝尾缘翼型、第二钝尾缘翼型和第三钝尾缘翼型，三个钝尾缘翼型均包括吸力面和压力面；三个钝尾缘翼型吸力面和压力面轮廓上各点的横坐标和纵坐标分别除以对应钝尾缘翼型的弦长C，得到三个钝尾缘翼型的无量纲二维坐标，三个钝尾缘翼型轮廓的无量纲二维坐标表达式为