延迟分离尾缘叶片的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及一种延迟分离尾缘叶片。

背景技术：

目前，世界范围的不可再生能源趋于枯竭，并且燃烧石油和煤炭造成的污染已经危及人类的生存，绿色能源的开发利用越来越被各个国家所重视。目前风力发电行业在中国已经开始了大规模的扩张。在过去10年中，中国风力发电得到快速发展，装机容量从1990年的2万千瓦增长到1999年的26.8万千瓦，到2010年中国风力发电装机容量超过500万千瓦，中国正成为世界上风力发电最发达的国家之一。

我国低风速区域风力发电已经步入规模化发展阶段，但如何提高低风速区域发电效率，一直是个难题。目前市场上普遍采取的策略是加长叶片、增大风轮直径以及采用增加塔架高度的方式，这些方法可以一定程度上获得更高的风能，提高风力发电机组的发电能力。但加长叶片、增加塔架高度势必会增加风力发电机组的重量，某些部件尺寸和重量也会随之增加，由此还会导致成本增加、运输困难、影响机组安全性等一系列问题。

风力发电机组的叶片是风电设备将风能转化为机械能的关键部件，其制造成本约占风力发电机组总成本的15％至30％。叶片通常基于气动外形设计而呈现出特有翼型，该翼型的叶片的升阻比越大越能提高风机捕风效率，进而提高风机的输出功率。但叶片在正常运转过程中，叶尖和叶根受到的阻力较大，降低了风能的利用效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种延迟分离尾缘叶片，其旨在至少部分解决现有低风速发电机组，叶片受到的阻力较大、风能利用效率低的技术问题。

本实用新型提供的技术方案：一种延迟分离尾缘叶片包括叶片主体、箱体和延迟分离尾缘；所述叶片主体具有尖端、根端、前缘和后缘；所述箱体套设在所述根端上；所述箱体具有端板；所述延迟分离尾缘连接在所述端板表面；

所述叶片主体包括相对设置的叶片压力侧壁和叶片吸力侧壁，所述箱体包括相对设置的箱体压力侧壁和箱体吸力侧壁，所述箱体压力侧壁覆盖于所述叶片压力侧壁，所述箱体吸力侧壁覆盖于所述叶片吸力侧壁；

所述箱体还包括翼刀，所述翼刀套设在所述叶片主体靠近所述根端的一侧。

进一步地，所述翼刀呈弧形板结构，所述翼刀表面凸向所述尖端。

进一步地，所述箱体还包括端板；所述箱体压力侧壁的前缘、所述叶片主体的前缘、所述箱体吸力侧壁的前缘依次连接并平滑过渡，所述箱体压力侧壁的后缘与所述箱体吸力侧壁的后缘通过所述端板连接。

进一步地，所述箱体还包括多个箱体肋板；所述箱体肋板间隔设置在所述箱体压力侧壁和所述箱体吸力侧壁的内侧。

进一步地，所述箱体压力侧壁、所述叶片压力侧壁、所述箱体吸力侧壁、所述叶片吸力侧壁的外表面均平滑过渡。

进一步地，所述箱体压力侧壁、所述箱体吸力侧壁与所述端板所围成的空腔，其截面面积从所述根端至所述尖端的方向逐渐变小。

进一步地，所述延迟分离尾缘设置在所述端板远离所述箱体压力侧壁和所述箱体吸力侧壁的一侧；所述延迟分离尾缘沿所述箱体压力侧壁和所述箱体吸力侧壁的长度方向延伸。

进一步地，所述延迟分离尾缘的截面呈V字形状；所述延迟分离尾缘的尖部远离所述箱体压力侧壁和所述箱体吸力侧壁。

本实用新型提供的延迟分离尾缘叶片的有益效果是：

首先，在叶片主体的根端上套设箱体，箱体包括翼刀，翼刀能够阻挡风机轮毂处产生的涡流，减轻叶片转动过程中受到的阻力。箱体的设置可以增加叶片在根端表面的受风面积，改善气流在根端表面的吸附能力，从而增加叶片的捕风能力。其次，在箱体的端板表面设置延迟分离尾缘，气流在流经到箱体后缘方向时，可以在延迟分离尾缘处平滑通过，削弱了在箱体后缘处形成的涡流，可以增加叶片的升力，减少叶片的阻力，提高叶片对风能的利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的延迟分离尾缘叶片的根端部分的第一视角结构示意图。

图2为图1的延迟分离尾缘叶片的根端部分的第二视角结构示意图。

图3为图1、图2的叶片主体的结构示意图。

图标：100-延迟分离尾缘叶片；200-叶片吸力面；300-叶片后缘；400-叶片前缘；110-叶片主体；111-根端；112-尖端；120-箱体；121-箱体压力侧壁；122-箱体吸力侧壁；123-翼刀；124-端板；130-延迟分离尾缘。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

发明人发现，在通常情况下，叶片工作时，叶片表面的气流能够很好地形成附着无分离流动，在叶片的边界层和叶片后缘的区域较薄，受到叶片攻角、叶片翼型和厚度等因素的影响，气流在叶片前缘附近就发生不同程度的分离状态，气流与叶片发生分离的程度会随着攻角的增加而增大，分离区的气流会因为失去翼型效应而形成较大的涡流，使叶片运行阻力增加，降低机组对风能的利用效率。本实用新型提供的延迟分离尾缘叶片通过设置箱体和延迟分离尾缘，能够有效阻扰叶片上涡流的产生。

图1为本实用新型实施例提供的延迟分离尾缘叶片100的根端部分的第一视角结构示意图，请参阅图1。需要说明的是，所有附图中带箭头的附图标记指代表面或边缘，未带箭头的附图标记指代实体。

本实施例提供了一种延迟分离尾缘叶片100。叶片100包括叶片主体110、箱体120和延迟分离尾缘130。叶片主体110具有根端111和尖端112(请参阅图3)。箱体120套设在根端111上。箱体120具有端板124，延迟分离尾缘130连接在端板124表面。整体上，延迟分离尾缘叶片100具有气动外形。

图2为图1的延迟分离尾缘叶片的根端部分的第二视角结构示意图，请参阅图2。

箱体120包括相对设置的箱体压力侧壁121、箱体吸力侧壁122、翼刀123、端板124和箱体肋板(图中未示出)。

延迟分离尾缘叶片100上较窄一侧的边缘为叶片后缘300，较宽一侧的边缘为叶片前缘400。叶片前缘400由箱体120的前缘和叶片主体110的前缘拼接而成。叶片后缘300由箱体120的后缘和叶片主体110的后缘拼接而成。叶片前缘300与叶片后缘400之间则为相对设置的叶片压力面(图中未示出)和叶片吸力面200。

箱体压力侧壁121通过箱体肋板覆盖于叶片压力侧壁113(请参阅图3)的外侧。箱体压力侧壁121、叶片压力侧壁113的外表面拼接形成叶片压力面(图中未示出)(pressure side，PS面)，也称为迎风面。

箱体吸力侧壁122通过箱体肋板覆盖于叶片吸力侧壁114(请参阅图3)的外侧。箱体吸力侧壁122、叶片吸力侧壁114的外表面拼接形成叶片吸力面200(suction side，SS面)，也称为背风面。

箱体压力侧壁121、叶片压力侧壁113、箱体吸力侧壁122、叶片吸力侧壁114的外表面均平滑过渡。

箱体压力侧壁121的前缘与叶片主体110的前缘连接，箱体吸力侧壁122的前缘也与叶片主体110的前缘连接，箱体压力侧壁121的前缘、叶片主体110的前缘、箱体吸力侧壁122的前缘依次连接并平滑过渡。箱体压力侧壁121的后缘与箱体吸力侧壁122的后缘通过端板124连接。箱体120的后缘由端板124封堵。

箱体压力侧壁121、箱体吸力侧壁122与端板124所围成的空腔，其截面面积从根端111至尖端112(请参阅图3)的方向逐渐变小。这样，使箱体120的外形随型构造，同时其外表面可以有效改善气流的流动状况，增加气流的吸附能力。

翼刀123套设在叶片主体110的根端111上。翼刀123与箱体压力侧壁121和箱体吸力侧壁122随型安装。翼刀123呈弧形板结构，翼刀123的表面凸向叶片主体110的尖端112方向。延迟分离尾缘叶片100旋转过程中，翼刀123随之旋转，在一定程度上对轮毂方向形成的涡流起到阻挡作用，减轻了对延迟分离尾缘叶片100旋转的阻力。

端板124使箱体后缘具有一定宽度，相当于对箱体后缘起到加长和加宽的作用，从而增加延迟分离尾缘叶片100的有效受风面积，减少叶片后缘300处的效率损失，并且能够有效引导气流平稳通过，减轻在箱体后缘部分形成的涡流，端板124能够起到支撑和加固的作用。

多个箱体肋板平行设置在箱体压力侧壁121和箱体吸力侧壁122的内侧，对箱体120形成内部支撑、形成一个空腔，且与箱体压力侧壁121和箱体吸力侧壁122随型安装。多个箱体肋板起到了结构上的加强作用，避免运行过程中可能在延迟分离尾缘叶片100的根部出现疲劳、开裂的现象，运用于低风速区域、兆瓦级、大叶片风电机组，能够有效提升其发电量。

延迟分离尾缘130设置在端板124远离箱体压力侧壁121和箱体吸力侧壁122的一侧。延迟分离尾缘130沿箱体压力侧壁121和箱体吸力侧壁122的长度方向延伸。延迟分离尾缘130的截面呈V字形状。延迟分离尾缘130的尖部远离箱体压力侧壁121和箱体吸力侧壁122。在箱体120的外表面设置延迟分离尾缘130，这样就在延迟分离尾缘叶片100的叶根处形成气动外形。延迟分离尾缘130由箱体吸力侧壁122向箱体压力侧壁121倾斜，气流在流经到箱体后缘时，可以在延迟分离尾缘130处平滑通过，削弱了在箱体后缘处形成的涡流。

延迟分离尾缘叶片100在旋转的过程中，延迟分离尾缘叶片100的叶根虽然转动速度不高，但由于根部直径较大，气流的流速也较大，同时由于轮毂的旋转，在混合因素作用下，在叶根部分也会产生降低风机使用效率的涡流。在叶根处设置箱体120和延迟分离尾缘130这样的结构能够有效抑制叶根部分涡流的产生，提升延迟分离尾缘叶片的工作效率，提高机组发电量。整体上，延迟分离尾缘叶片100具有气动外形。

图3为图1、图2的叶片主体110的结构示意图，请参阅图3。

叶片主体110具有根端111和尖端112。叶片主体110还包括相对设置的叶片压力侧壁113和叶片吸力侧壁114。叶片主体110的外形可采用NACA(美国国家航空咨询委员会)系列翼型或者自定义系列翼型。

此外，本实施例提供的延迟分离尾缘叶片100可以通过真空灌注、层压法、结构胶粘结、腻子填充、打磨等生产工艺制备。

本实施例中的箱体120可以有效改善叶根处气流的流动状况，抑制叶根处扰流和漩涡的产生，减少叶根处能量损失，同时增加延迟分离尾缘叶片的受风面积，改善气流在延迟分离叶片100表面的吸附能力，提高原有机组的输出功率。本实施例中设置的延迟分离尾缘130，气流在流经到箱体后缘方向时，可以在延迟分离尾缘130处平滑通过，削弱了在箱体后缘处形成的涡流，可以增加叶片的升力，减少叶片的阻力，提高叶片对风能的利用效率。

本实施例提供的延迟分离尾缘叶片100不仅结构简单、成本较低，而且根据风场风资源特性、叶片气动特性以及机组性能特性，在满足整机设计载荷安全、强度安全的前提下，通过设置箱体120和延迟分离尾缘130，降低了延迟分离尾缘叶片100受到的阻力，改善了延迟分离尾缘叶片100表面的捕风能力，提高了对风能的利用效率，能够有效提高机组的发电能力。

为确保风力发电机组的安全性和有效性，要对风电机组整机及叶片进行计算校核。校核内容包括：叶片载荷及强度、各联接结构强度(含螺栓)、叶片频率、整机各大结构件载荷及强度、变桨机构扭矩及强度、轴承载荷及强度、齿轮箱扭矩及强度、发电机扭矩及强度、塔筒载荷及强度、基础载荷及承载力、整机频率、功率曲线及发电量。通过以上计算及校核，可以确保该风力发电机组的安全性和有效性。

本实施例提供的延迟分离尾缘叶片100可以用于低风速区域、兆瓦级、大叶片风电机组，尤其是功率在1.5MW以上，同时叶轮直径在77米以上的机组，能够有效提高机组的发电能力。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。