专利名称：大弯度风力机翼型的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水平轴风力机桨叶的翼型，确切地说是一种水平轴风力机桨叶的翼型，属于风力机设计、制造和应用领域。
背景技术：
目前的风力机桨叶的翼型有许多种，有的沿用传统的机翼翼型，如NACA4412，4415，4418，23012，23015等；Gttingen623，624等，层流翼型如FX60.126，61.140等；后来又针对风力机设计了专用翼型，如FFA-W3系列翼型等；但是，不管哪一种翼型，其做功能力都受到翼型弯度的限制。
现代的水平轴风力机无论在外形还是桨叶翼型的选取上，都沿袭了飞机螺旋桨的习惯，但是仔细推敲，螺旋桨本是“从动机”，属“压气机”类；而风力机则是原动机，属“涡轮”类，也叫风力“涡轮”。那么，为什么本是涡轮的风力机却要选用压气机类的翼型？在航空发动机中，一级涡轮可以带动几级压气机，也就是说，单级涡轮的做功能力比单级压气机大得多，其差别就在于叶片的弯度不同，涡轮叶片的弯度比压气机的大得多。但是，在风力机上，简单地照搬涡轮的大弯度翼型也是不行的，因为终归风力机的工作条件与发动机上的涡轮不同，主要是后者叶片数量很多，叶片的稠度(也叫实度)很大，气流在叶片之间的流动受到限制而不易发生流动分离，特别是在叶片的吸力面；然而风力机则只有2-3个叶片，根本谈不上“稠度”，因此在攻角较大时就会在吸力面产生流动分离而影响风力机的性能。为了提高叶片的做功能力，有人提出在传统翼型尾缘压力面一侧加装Gurney襟翼的方案，这增加了翼型的弯度，只要襟翼的高度适当，则可达到更高的升阻比；但是并非所有的翼型采取这种措施都是有效的，而且襟翼明显的增大了流动阻力。本实用新型则采取了另外一种有效的措施提高叶片的做功能力。
发明内容
本实用新型的目的是修改传统翼型的形状，使尽量还风力涡轮的“涡轮”性质本来面目，提高风力机吸收风能的能力，即做功能力，因而保留了传统翼型吸力面的压气机性质，以防止在大攻角时的气流分离，从而保留了原有翼型的优良气动性能；而在压力面，则体现风力机的涡轮性质，尽量加大翼型的弯度，以大幅度提高其做功能力，从而提高风力机的风能利用系数。本实用新型的翼型，吸力面与传统翼型相同，而在压力面，从距前缘弦向距离为其弦长的5％-20％处开始，以连接半径R1先向外凸，接着以连接半径R2光滑地向内凹，并光滑过渡到钝后缘，钝后缘的厚度为0％-2％翼型弦长，显然，当后缘的厚度为0％时，钝后缘则变成了通常的尖后缘。R1与R2的连接要使得翼型的最大厚度不大于对应的传统翼型的最大厚度；本实用新型的翼型中弧线的最大弯度为b，最大弯度值在4％-10％弦长之间，显著大于通常的风力机翼型的最大厚度。
本实用新型的优点是风力机的风能利用系数大大提高，使发电成本降低，同时其重量减轻，这又进一步降低了其生产成本。
图1为本实用新型的翼型实施例；图2为图1的局部放大示意图；图3为传统翼型与本实用新型翼型的比较示意图；图4为根据本发明翼型与传统翼型的风洞比较实验绘制的功率提高率数据曲线。
具体实施方式
参照图1和图2，本实用新型翼型由前缘23、钝后缘27(即上后缘点24与下后缘点25的连线)、吸力面21(从前缘23到上后缘点24)、压力面22(从前缘23到下后缘点25)组成，其弦线长度简称弦长，这里指从前缘23到上后缘点24间的距离。中弧线28(即翼型各点内切圆中心的连线)，翼型的最大弯度为b。气流从前缘23分流，经吸力面21和压力面22流向钝后缘27。在压力面，从点26开始，压力面22先向外凸，连接半径R1大于30％的弦长，接着光滑地向内凹，连接半径R2大于55％的弦长，并光滑过渡到钝后缘27的下后缘点25，以保证在翼型的工作攻角范围内不会发生气流从压力面22的分离现象；点26距前缘23的沿弦向距离为其弦长的5％-20％，以保留传统翼型的某些优良性能，例如对攻角变化的适应性以及在有外来物污染情况下的良好性能；R1与R2的连接要使得翼型的最大厚度不大于对应的传统翼型的最大厚度；钝后缘27的厚度为0-2％弦长，显然，当钝后缘27的厚度为0时，钝后缘则变成了通常的尖后缘。本实用新型的翼型中弧线的最大弯度为b，最大弯度值在4％-10％弦长之间；图2是图1的后缘放大图。
参照图3，将传统翼型与本实用新型翼型重叠放置，图中虚线为传统翼型的中弧线18，显然，本实用新型翼型的最大弯度b比传统翼型的最大弯度a大大增加了，同时本实用新型翼型的质量也比传统翼型的质量要轻。
参照图4，为根据本实用新型翼型与传统翼型的风力机风洞对比实验数据绘制的功率提高率曲线。可见，装有本实用新型翼型的风力机的功率，或风能利用系数大大增加。
尽管本实用新型是针对风力机而提出的，但是它的设计思想同样适用于所有的压气机类的叶片和低速翼型，如轴流压气机、轴流风机、螺旋桨和直升机的旋翼等。
权利要求1.一种大弯度风力机翼型，由前缘(23)、后缘(27)、吸力面(21)和压力面(22)组成，吸力面(21)是压气机类叶型的型面，所述压力面(22)的弯度比传统的压气机叶型弯度增大，其特征在于使翼型的最大弯度在4％-10％翼型弦长之间。
2.根据权利要求1所述的大弯度风力机翼型，其特征在于在5％-20％翼型弦长之后的压力面(22)先向外凸，连接半径R1大于30％翼型弦长；接着光滑向内凹，连接半径R2大于55％翼型弦长，并光滑过渡到后缘(27)。
3.根据权利要求1所述的大弯度风力机翼型，其特征在于翼型可以有钝后缘或尖后缘，其后缘厚度为0％-2％翼型弦长。
专利摘要大弯度风力机翼型，保持了传统桨叶的吸力面形状，而将其压力面及后缘进行了大幅度的修改使在5％－20％翼型弦长之后的压力面先向外凸，接着光滑向内凹，并光滑过渡到后缘，并使其后缘厚度为0％－2％翼型弦长；从而使翼型的最大弯度增加到4％－10％翼型弦长。这样克服了传统的水平轴风力机桨叶的翼型弯度太小，做功能力不高的缺点，因而在相同的条件下，使风力机的风能利用系数大大提高，发电成本显著降低。
文档编号F03D11/00GK2876367SQ200520093378
公开日2007年3月7日 申请日期2005年11月9日 优先权日2005年11月9日
发明者申振华 申请人:申振华