专利名称：兆瓦级风力机叶片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电设备技术领域，尤其是一种兆瓦级风力机叶片。
技术背景风力机为人们提供了一种丰富、清洁和可再生的理想替代能源。风电厂不 仅能降低其他传统能源对空气和水的污染，同时能减少我们对不可再生能源的依赖。风力机叶片作为风力发电系统的关键部件，它的尺寸从70年代的5米 到2000年的34米一直发展到2005年的50多米。风力机叶片由下列参数描述 对应于叶片横截面的翼型弦长、中弧线弯度及位置、翼型最大厚度、最大厚度 位置、翼型扭转角和参考点(四分之一弦点)位置。另外，前缘半径和上、 下翼剖面的坐标也可用来描述叶片的横截面。在任何情况下， 一个风力发电系统的风力机叶片型面的气动特性都是最重 要的。风力机叶片的优化可以从以下几个方面考虑。风力机叶片不仅应该安静 地工作运转，还应具有最大的动力性能，能在较低风速时启动风力发电系统的 旋转，并在尽可能最小的风力强度下达到额定转速，即第一次达到风力发电系 统额定功率的转速。当风速继续增大时， 一般的做法是通过变浆调节风力发电 系统的风力机叶片，使其在保持额定功率的同时，减小风力机叶片的迎风面积 以保护整个风力发电系统以及其部件不受机械损坏。 发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种风力机叶片，其与至今为止所 知的风力机叶片相比具有更好的动力性能和效率。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 一种兆瓦级风力机
片，叶片的轴向以叶根为起点向叶尖依次为叶片的叶根部分、中间部分和叶尖部分；叶根部分，介于叶根最根部至轴向的36.75%处；中间部分，介于轴向的 36. 75%至77. 33%处；叶尖部分，介于轴向的77. 33%至叶尖最尖部；位于叶根 最根部至轴向的2.67%处为叶片与风轮轮毂的连接法兰、截面为圆环形；叶根 部分的靠近法兰的区域采用过渡翼型，其相对厚度介于90. 6%和44. 3%之间，介 于叶片的轴向5. 33%和16%之间；叶根部分的位于叶片轴向17. 65%和24. 88%之 间采用荷兰的DU系列风力机翼型，其相对厚度介于40%和30%之间；叶片中 间部分的轴向36. 75%和55. 33%之间采用荷兰的DU系列风力机翼型，其相对厚 度为25%和21%;叶片的叶尖部分采用空气动力特性较好的美国航空NACA6系 列层流翼型，其相对厚度为18%。进一步具体的说所述的叶根部分的轴向5.33%处为相对厚度90.6%的 EU70_906翼型、轴向8%处为相对厚度77%的EU70_770翼型、轴向10. 67%处为 相对厚度63. 7%的EU70—637翼型、轴向13. 33%处为相对厚度52. 7%的EU70—527 翼型、轴向16%处为相对厚度44. 3%的EU70_443翼型、轴向17. 65%处为相对厚 度40%的荷兰DU400EU风力机翼型、轴向20. 11%处为相对厚度35%的荷兰 DU350EU风力机翼型、轴向24. 88%处为相对厚度30%的荷兰DU300EU风力机翼 型。进一步具体的说所述的叶片的中间部分轴向36. 75%处为相对厚度25%的 DU91—W2—250翼型、轴向55. 33%处为相对厚度21%的DU98—W—210翼型。进一步具体的说所述的叶片的叶尖部分为美国NACA_64—618层流翼型。 本实用新型的有益效果是，本实用新型的兆瓦级风力机叶片与至今为止所 知的风力机叶片相比具有使用范围广，适用于II类和III类风区，风轮效率 高，同等风速下风轮功率大等优点。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 图l为风力机叶片的主视图。图2为叶片轴向5. 33%半径处的横截面EU70—906翼型放大图。 图3为叶片轴向8%半径处的横截面EU70_770翼型放大图。 图4为叶片轴向10. 67%半径处的横截面EU70—637翼型放大图。 图5为叶片轴向13. 33%半径处的横截面EU70—527翼型放大图。 图6为叶片轴向16y。半径处的横截面EU70—443翼型放大图。 图7为叶片轴向17. 65%半径处的横截面DU400EU翼型放大图。 图8为叶片轴向20. 11%半径处的横截面DU350EU翼型放大图。 图9为叶片轴向24. 88%半径处的横截面DU300EU翼型放大图。 图10为叶片轴向36. 75%半径处的横截面DU91—W2—250翼型放大图。 图11为叶片轴向55. 33%半径处的横截面DU98—W—210翼型放大图。 图12为叶片轴向77. 33%半径处的横截面NACA_64_618翼型放大图。
具体实施方式
附图1为能反映叶片主要形状的主视图，叶片的轴向以叶根为起点向叶尖依次为叶片的叶根部分1、中间部分2和叶尖部分3;叶根部分1，介于叶根最根部至轴向的36.75%处；中间部分2，介于轴向的36.75%至77.33%处；叶尖 部分3，介于轴向的77.33%至叶尖最尖部；位于叶根最根部至轴向的2.67%处 为叶片与风轮轮毂的连接法兰、截面为圆环形；叶根部分1的靠近法兰的区域 采用过渡翼型，其相对厚度介于90.6%和44.3%之间，介于叶片的轴向5.33% 和16%之间；叶根部分1的位于叶片轴向17. 65%和24. 88%之间釆用荷兰的DU 系列风力机翼型，其相对厚度介于40%和30%之间；叶片中间部分2的轴向
36.75%和55. 33%之间采用荷兰的DU系列风力机翼型，其相对厚度为25%和 21%;叶片的叶尖部分3采用空气动力特性较好的美国航空NACA6系列层流翼 型，其相对厚度为18%。附图2至附图12为叶片自根部起轴向的11处截面的翼型，叶根部分1的 轴向5. 33%处为相对厚度90. 6%的EU70_906翼型、轴向8%处为相对厚度77%的 EU70_770翼型、轴向10. 67%处为相对厚度63. 7%的EU70—637翼型、轴向13. 33% 处为相对厚度52. 7y。的EU70—527翼型、轴向16%处为相对厚度44. 3y。的EU70—443 翼型、轴向17. 65%处为相对厚度40%的荷兰DU400EU风力机翼型、轴向20. 11% 处为相对厚度35%的荷兰DU350EU风力机翼型、轴向24. 88%处为相对厚度30% 的荷兰DU300EU风力机翼型；叶片的中间部分2轴向36. 75%处为相对厚度25% 的DU91—W2—250翼型、轴向55. 33%处为相对厚度21%的DU98—W—210翼型；叶 片的叶尖部分3为美国NACA一64一618层流翼型。其中NACA—64—618翼型由美国 国家航空咨询委员会(縮写为NACA，现在NASA)研究开发，其中第一个数字6 表示6系列；第二个数字4表示当它作对称翼型使用在零迎角时，最低压强点 在0. 4弦长处(4是弦长的十分数)；跟在底画线后的第一个数字是设计升力系 数的10倍，设计值C产0.6;最后的两位数字表示厚度，是弦长的百分数。其 中荷兰的风力机专用翼型DU91_W2—250和DU98—W—210是荷兰代夫特技术大学 (縮写为DUT)开发的，由欧盟在JOULE计划框架下、荷兰能源与环境机构 (NOVEM)和不同的欧洲叶片制造商资助，其中DU代表代夫特大学；紧接着的两 个数字是设计该翼型的年的最后两位数字；W代表风能应用，在DU91情形中W 后的2表示这一年有一个以上相对厚度为25%的设计；最后的三位数字表示最 大厚度是弦长的百分数的十倍。除给出的11处截面外的其余截面由相邻两个所给出截面过渡而定。
该风力机叶片在位于所定义的叶片剖面左边和右边的叶片坐标是由相邻 翼型的当地相对厚度线性插值而得到的。该风力机叶片的几何外形由叶片横截 面的翼型当地弦长、扭转角和参考点(四分之一弦长点)的位置确定，它们的 分布遵循连续的方程。风力机叶片是风力发电设备的关健部件，我国在风力发电方面相比风电事 业发达的国家还存在一定的差距，本实用新型是在研究欧美发达国家现有叶片 技术的基础上确定的一种分别轴向位置处具有一定截面形状的风力机叶片。
权利要求1.一种兆瓦级风力机叶片，其特征是叶片的轴向以叶根为起点向叶尖依次为叶片的叶根部分、中间部分和叶尖部分；叶根部分，介于叶根最根部至轴向的36.75％处；中间部分，介于轴向的36.75％至77.33％处；叶尖部分，介于轴向的77.33％至叶尖最尖部；位于叶根最根部至轴向的2.67％处为叶片与风轮轮毂的连接法兰、截面为圆环形；叶根部分的靠近法兰的区域采用过渡翼型，其相对厚度介于90.6％和44.3％之间，介于叶片的轴向5.33％和16％之间；叶根部分的位于叶片轴向17.65％和24.88％之间采用荷兰的DU系列风力机翼型，其相对厚度介于40％和30％之间；叶片中间部分的轴向36.75％和55.33％之间采用荷兰的DU系列风力机翼型，其相对厚度为25％和21％；叶片的叶尖部分采用空气动力特性较好的美国航空NACA6系列层流翼型，其相对厚度为18％。
2. 根据权利要求1所述的兆瓦级风力机叶片，其特征是所述的叶根 部分的轴向5. 33%处为相对厚度90. 6%的EU70_906翼型、轴向8%处为相对 厚度77%的EU70一770翼型、轴向10. 67%处为相对厚度63. 7%的EU70—637翼 型、轴向13. 33%处为相对厚度52. 7%的EU70—527翼型、轴向16%处为相对 厚度44. 3%的EU70_443翼型、轴向17. 65%处为相对厚度40%的荷兰DU400EU 风力机翼型、轴向20. 11%处为相对厚度35%的荷兰DU350EU风力机翼型、 轴向24. 88%处为相对厚度30%的荷兰DU300EU风力机翼型。
3. 根据权利要求1所述的兆瓦级风力机叶片，其特征是所述的叶片 的中间部分轴向36. 75Q/。处为相对厚度259()的DU91—W2—250翼型、轴向55. 33% 处为相对厚度21%的DU98—W_210翼型。
4. 根据权利要求1所述的兆瓦级风力机叶片，其特征是所述的叶片 的叶尖部分为美国NACA—64—618层流翼型。
专利摘要本实用新型涉及兆瓦级风力发电设备技术领域，尤其是一种兆瓦级风力机叶片，叶根部分的靠近法兰的区域采用过渡翼型，其相对厚度介于90.6％和44.3％之间，介于叶片的轴向5.33％和16％之间；叶根部分的位于叶片轴向17.65％和24.88％之间采用荷兰的DU系列风力机翼型，其相对厚度介于40％和30％之间；叶片中间部分的轴向36.75％和55.33％之间采用荷兰的DU系列风力机翼型，其相对厚度为25％和21％；叶片的叶尖部分采用美国航空NACA6系列层流翼型，其相对厚度为18％。本实用新型的叶片与至今为止所知的风力机叶片相比具有使用范围广，适用于II类和III类风区，风轮效率高，同等风速下风轮功率大等优点。
文档编号F03D1/06GK201050442SQ20072003818
公开日2008年4月23日 申请日期2007年6月5日 优先权日2007年6月5日
发明者周立成, 郑悦红 申请人:江苏新誉风力发电设备有限公司;常州轨道车辆牵引传动工程技术研究中心