[发明专利]垂直轴风力机专用叶片

摘要

本发明涉及一种垂直轴风力机专用高效叶片，该叶片具有流线形状的截面，截面边缘由前缘点、后缘点、上翼面边缘、下翼面边缘构成，上翼面边缘的一端与下翼面边缘的一端在前缘点接合，上翼面边缘的另一端与下翼面边缘的另一端在后缘点接合；以连接前缘点和后缘点的直线段为翼弦，上翼面边缘位于翼弦和下翼面边缘的上方；以垂直于翼弦的方向为竖直方向，截面在竖直方向上厚度最大处在翼弦上的垂足与前缘点之间的距离为翼弦长度的0.12‑0.29倍。本发明叶片专门针对垂直轴风力机设计，具有优良的风能利用性能。

主权项

一种垂直轴风力机专用叶片，具有流线形状的截面，所述截面边缘由前缘点、后缘点、上翼面边缘、下翼面边缘构成，所述上翼面边缘的一端与下翼面边缘的一端在前缘点接合，所述上翼面边缘的另一端与下翼面边缘的另一端在后缘点接合；以连接前缘点和后缘点的直线段为翼弦，所述上翼面边缘位于翼弦和下翼面边缘的上方；其特征是，以垂直于翼弦的方向为竖直方向，所述截面在竖直方向上厚度最大处在翼弦上的垂足与前缘点之间的距离为翼弦长度的0.12－0.29倍；以翼弦长度为标度建立相对坐标系：以前缘点为原点、翼弦所处直线为x轴、垂直于翼弦且过前缘点的直线为y轴，所述x轴朝向后缘点的方向为x轴正向，所述y轴朝上为y轴正向；以翼弦长度为单位长度，即以翼弦长度为1；所述截面在y轴方向上厚度最大处的厚度为翼弦长度的t倍，t即为翼型相对厚度，该厚度最大处在x轴上的垂足与前缘点之间的距离为翼弦长度的xt倍，即xt＝0.12－0.29；所述截面的翼型中弧线弯度最大处的弯度为翼弦长度的f倍，f即为翼型相对弯度，该弯度最大处在x轴上的垂足与前缘点之间的距离为翼弦长度的xf倍；所述截面前缘处为圆头，其内切圆半径为翼弦长度的ra倍，ra即为翼型前缘半径；所述上翼面边缘和下翼面边缘在截面后缘点处的外延切线之间的夹角为γ，γ即为翼型后缘角；所述上翼面边缘、下翼面边缘的曲线函数分别为y+(x)、y－(x)：y+(x)＝yc(x)+yt(x)cosδ   Ⅰy－(x)＝yc(x)－yt(x)cosδ   Ⅱ其中，yt(x)为翼型厚度分布函数，yc(x)为翼型弯度分布函数；δ为yc(x)在x处的切线与翼弦之间的夹角，dyc(x)/dx＝tanδ为相应切线的斜率；yt(x)在xt前后分别为：yt(x≤xt)＝yt1(x)＝t(ζ0x0.5+ζ1x+ζ2x2+ζ3x3)   Ⅲyt(x≥xt)＝yt2(x)＝t[σ0+σ1(1－x)+σ2(1－x)2+σ3(1－x)3]   Ⅳyt(x)的边界条件为：yt1(xt)＝yt2(xt)，且dyt1(x)/dx∣X＝Xt＝dyt2(x)/dx∣X＝Xt＝0   ⅤⅢ、Ⅳ式中，ζ0、ζ1、ζ2、ζ3以及σ0、σ1、σ2、σ3分别为各式中对应项的权重系数；且ra＝(tζ0)2、γ＝2dyt(x)/dx∣x→1＝2tσ1   Ⅵyc(x)在xf前后分别为：yc(x≤xf)＝yc1(x)＝κ0+κ1x+κ2x2+κ3x3+κ4x4+κ5x5+κ6x6+κ7xξ   Ⅶyc(x≥xf)＝yc2(x)＝η0+η1(1－x)+η2(1－x)2+η3(1－x)3+η4(1－x)4   ⅧⅦ式中0.5＜ξ＜1；当ξ值确定且κ0和η0均为0时，yc(x)在xf前后分别为：yc(x≤xf)＝yc1(x)＝ε1x+ε2x2+ε3x3+ε4x4+ε5x5+ε6x6+ε7x2/3+ε8x3/4   Ⅸyc(x≥xf)＝yc2(x)＝η1(1－x)+η2(1－x)2+η3(1－x)3+η4(1－x)4   Ⅹyc(x)的边界条件为：yc1(xf)＝yc2(xf)、dyc1(x)/dx∣X＝Xf＝dyc2(x)/dx∣X＝Xf＝0   ⅪⅦ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ式中κ0、κ1、κ2、κ3、κ4、κ5、κ6、κ7，ε1、ε2、ε3、ε4、ε5、ε6、ε7、ε8以及η0、η1、η2、η3、η4分别为各式中对应项的权重系数。