一族大厚度鈍尾緣風力機翼型的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一族大厚度鈍尾緣風力機翼型，在運行攻角下具有高升力系數，該翼型族包含相對厚度依次為45%、50%、55%和60%，尾緣厚度依次為7%、9%、12%和16%的四種翼型，各翼型的設計雷諾數按相對厚度的增加依次為4.0×106、3.5×106、3.0×106、2.5×106，其設計目標主要針對葉片根部區(qū)域大攻角范圍內的升力系數變化特征，把升力系數隨雷諾數變化的穩(wěn)定性作為主要約束。數值預測結果表明，四種大厚度鈍尾緣翼型在大攻角范圍內，升力系數持續(xù)穩(wěn)定的上升并處于較高水平。本實用新型的翼型族可提高葉片的結構強度和剛度，使得風力機獲得更為高效穩(wěn)定的輸出。
【專利說明】一族大厚度鈍尾緣風力機翼型
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于水平軸風力機翼型設計領域，具體涉及適用于大型水平軸風力機葉片根部的一族厚翼型輪廓。
【背景技術】
[0002]研發(fā)出性能優(yōu)異的風力機專用翼型族是提高水平軸風力機葉片能量捕獲率的關鍵，而風力機翼型的研發(fā)目標與風力機的發(fā)展需求密切相關。近年來，中國風電產業(yè)迅猛發(fā)展，各種規(guī)模的風場在不同地區(qū)建立，新裝風力機的容量不斷增加，葉片尺寸顯著變長。
[0003]首先，不同的風資源環(huán)境對風力機葉片要求不同。中國南方廣大地區(qū)風資源困乏，北方地區(qū)和沿海地區(qū)屬于風資源豐富地區(qū)但卻存在各種不利的條件。華北和西北地區(qū)風沙嚴重，極易對風力機葉片表面造成污染和侵蝕。沿海地區(qū)空氣濕度較大且熱帶氣旋瀕臨頻繁。一方面溫濕的空氣容易對葉片表面造成腐蝕破壞其幾何輪廓；另一方面，頻繁的熱帶氣旋侵犯對風力機葉片的結構強度是一個巨大考驗。這要求設計出在變工況條件下性能優(yōu)異且穩(wěn)定的翼型系列。
[0004]其次，風力機的葉片日趨大型化對葉片的材料和結構特性提出了更高要求；同時，葉片尺寸的顯著增長，風切變效應的影響更加明顯，加之在風力機運行過程中葉片不同部位的風速呈線性分布使得葉片各部位翼型的流動雷諾數差異很大。這些要求開發(fā)出性能優(yōu)良且隨著Re變化穩(wěn)定的適用于葉片中部和尾部的大厚度翼型系列。
[0005]另一方面，增加翼型厚度及尾緣厚度可以增加翼型的橫截面積、改善翼型的厚度分布，顯著提高翼型的結構剛度。同時適當提高翼型的尾緣厚度可以減小吸力面逆壓梯度，從而延遲湍流分離，提高最大升力系數。盡管阻力系數也會增加，但翼型的升阻比是增加的，所以翼型的氣動效率得到了加強。通常，大厚度翼型適用于葉片根部，該處流動常常處于大攻角的流動分離流動狀態(tài)，具有較強的三維流動特性，因此性能優(yōu)良的大厚度、鈍尾緣翼型的設計，對于研發(fā)高性能大型風電葉片具有重要意義。
[0006]目前應用于風力機葉片內側的翼型的相對厚度多為30%?40%，尾緣厚度也較小。而且現有厚翼型的設計雷諾數單一；設計攻角較小，遠遠低于風力機運行時根部區(qū)域翼型所處的攻角范圍；升力系數失速劇烈，在大攻角下較小。這些缺陷不利于提高大型風力機的風能捕獲率。

【發(fā)明內容】

[0007]發(fā)明目的:鑒于以上問題，本實用新型目的在于提出一族在運行攻角下具有高升力系數且變工況性能穩(wěn)定的大厚度鈍尾緣翼型，可以滿足大型風力機葉片在結構和氣動方面對翼型的需求。
[0008]本實用新型是通過以下技術方案實現的。
[0009]一族大厚度鈍尾緣風力機翼型，包括四種大厚度翼型，其特征在于，所述四種大厚度翼型的最大相對厚度依次為45%、50%、55%和60%，尾緣相對厚度依次為7%、9%、12%和16% ;所述四種翼型的最大厚度的弦向相對位置位于30%~35%之間，上表面最大厚度的弦向相對位置在28%~33%之間，下表面最大厚度的弦向相對位置在33%~37%之間；所述四種翼型的中弧線，均在弦線的上面，且在靠近前緣處和靠近尾緣處分別有一個向上的凸起峰；所述四種翼型的最大相對彎度值在2%~3.2%之間，最大彎度的弦向相對位置在74%~79%之間；所述四種翼型的前緣半徑在0.099~0.125倍弦長之間；其中，所述最大相對厚度是各翼型上下兩個面之間的最大厚度與弦長的比值，各所述弦向相對位置是指弦向位置相對弦長的比值。
[0010]優(yōu)選地，所述四個翼型的中弧線，靠近前緣處的中弧線向上凸起峰，其弦向相對位置在22%~23%之間；靠近尾緣處的中弧線向上凸起峰，其弦向相對位置在75%~78%之間。
[0011]優(yōu)選地，45%相對厚度的翼型的設計雷諾數為4X106，該翼型吸力面和壓力面的無量綱幾何坐標分別為:
[0012]表一 45%相對厚度翼型的吸力面坐標(x/c, y/c)
[0013]
【權利要求】
1.一族大厚度鈍尾緣風力機翼型，包括四種大厚度翼型，其特征在于， 所述四種大厚度翼型的最大相對厚度依次為45%、50%、55%和60%，尾緣相對厚度依次為 7%、9%、12% 和 16% ； 所述四種翼型的最大厚度的弦向相對位置位于30%~35%之間，上表面最大厚度的弦向相對位置在28%~33%之間，下表面最大厚度的弦向相對位置在33%~37%之間； 所述四種翼型的中弧線，均在弦線的上面，且在靠近前緣處和靠近尾緣處分別有一個向上的凸起峰； 所述四種翼型的最大相對彎度值在2%~3.2%之間，最大彎度的弦向相對位置在74%~79%之間； 所述四種翼型的前緣半徑在0.099~0.125倍弦長之間； 其中，所述最大相對厚度是各翼型上下兩個面之間的最大厚度與弦長的比值，各所述弦向相對位置是指弦向位置相對弦長的比值。
2.根據權利要求1所述的一族大厚度鈍尾緣風力機翼型，其特征在于:各所述四個翼型的中弧線，靠近前緣處的中弧線向上凸起峰，其弦向相對位置在22%~23%之間；靠近尾緣處的中弧線向上凸起峰，其弦向相對位置在75%~78%之間。
3.根據權利要求1所述的一族大厚度鈍尾緣風力機翼型，其特征在于:45%相對厚度的翼型的設計雷諾數為4X106 ，該翼型吸力面和壓力面的無量綱幾何坐標分別為:
45%相時厚度莫"Si的吸力西坐標?κ/c, y/c)
x/cy/cx/cy/cx/cy./c
4.根據權利要求1所述的一族大厚度鈍尾緣風力機翼型，其特征在于:50%相對厚度翼型的設計雷諾數為3.5 X 106，該翼型吸力面和壓力面的無量綱幾何坐標分別為

5.根據權利要求1所述的一族大厚度鈍尾緣風力機翼型，其特征在于:55%相對厚度的翼型的設計雷諾數為3 X 106，該翼型吸力面和壓力面的無量綱幾何坐標分別為:
6.根據權利要求1所述的一族大厚度鈍尾緣風力機翼型，其特征在于:60%相對厚度翼型的設計雷諾數為2.5 X 106，該翼型吸力面和壓力面的無量綱幾何坐標分別為:
【文檔編號】F03D1/06GK203374428SQ201320338826
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月14日 優(yōu)先權日:2013年6月14日
【發(fā)明者】楊科, 李星星, 張磊, 白井艷, 徐建中 申請人:中國科學院工程熱物理研究所