专利名称：风力涡轮机翼型族的制作方法
风力涡轮机翼型族技术领域本申请一般地涉及风力涡轮机，且更特定地涉及用于风力涡轮机叶 片的内侧区的翼型构造族。
背景技术：
常规风力涡轮机一般地包括连接到中心毂的两个或更多涡轮机叶 片或轮叶。每个叶片从在叶片的根部处的毂延伸且继续到尖端。叶片的 截面定义为翼型。翼型的形状可以以与弦线的关系限定。弦线是将翼型的前缘与翼型的后缘连接的测量或线。形状可以以从弦线的X和Y坐 标形式限定。X和Y坐标一般地为无量纲的。类似地，翼型的厚度指的 是翼型上表面和下表面之间的距离且表示为弦长度的分数。内侧区，即最接近毂的区域， 一般地需要使用相对厚的翼型 (30%^/cS40% )。然而，主要由于流动分离，对于厚度大于30%弦长， 常规翼型设计的空气动力学性能快速下降。对于厚度大于40%弦长，大 量的流动分离是不可避免的，从而叶片区是空气动力学损坏的。因而，需要一种翼型设计，其提供改进的空气动力学性能，特别是 关于内侧区。优选地，这种设计将提供改进的空气动力学性能和效率而 同时提供改进的结构刚度和完整性。发明内容因而本申请提供用于风力涡轮机叶片的翼型族。每个翼型包括钝的 后缘、大致卵形的吸力缘和大致S形的压力侧。翼型可以包括从前缘延伸到钝的后缘的弦线。大致卯形的吸力侧和 大致S形的压力侧不与弦线相交。吸力侧可以包括表1-4中所列出的X 和正的Y的无量纲坐标值。压力侧可以包括表1-4中所列出的X和负的 Y的无量纲坐标值。每个翼型由光滑曲线连接。每个翼型可以包括关于钝后缘的第一宽度、向前缘移动的第二宽 度，第二宽度小于第一宽度、和进一步向前缘移动的第三宽度，第三宽 度大于第一宽度。每个翼型可以包括弯曲的前缘。第一翼型可以包括大致根据表1中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓。第二翼型可以包括大致根据表2中所列出的X和Y的无量纲 坐标值的轮廓。第三翼型可以包括大致根据表3中所列出的X和Y的无 量纲坐标值的轮廓。第四翼型可以包括大致根据表4中所列出的X和Y 的无量纲坐标值的轮廓。每个翼型可以为内侧区翼型。本申请进一步描述具有多个翼型的涡轮机叶片。翼型可以包括具有 大致根据表1中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓的第一翼型、具 有大致根据表2中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓的第二翼型、 具有大致根据表3中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓的第三翼 型、和具有大致根据表4中所列出的X和Y的无量纲坐标值的轮廓的第 四翼型。翼型由光滑曲线连接。X和Y值可以作为相同常数或数量的函数可缩放，以提供按比例放 大或按比例缩小的翼型。翼型可以包括多个内侧区翼形。涡轮机叶片可 以为风力涡轮机叶片。在观看以下详细说明结合几个附图和所附权利要求书时，本申请的 这些和其他特征对于本领域中的普通技术人员将是显而易见的。
图l是叶片的透视图，在此用多个所示的翼型描述； 图2是如在此所述的翼型的复合图。
具体实施方式
现在参见附图，其中相同的附图标记贯穿几个图指的是相同的元 件，图1显示如在此所述的叶片100。叶片100包括紧邻穀(未显示) 的内侧区110、外侧区120或中间部分、和尖端区130。内侧区110— 般地占有叶片IOO的大约第一半，外侧区一般占有大约其次百分之四十 (40% ),且尖端130占有叶片IOO的大约最后百分之十(10%)。图 可以变化。图2显示翼型140族。翼型140为叶片100的内侧区110设计。在 该示例中，显示四(4)个翼型140,第一翼型150、第二翼型160、第 三翼型170和第四翼型180。可以使用无穷多的翼型140,弦线190/人 每个翼型140的前桑彖200延伸到后缘210。在该示例中，弦线190延伸通过翼型140的中间。在该示例中，后缘210是钝的或具有"平背"。前缘200是弯曲的。 每个翼型140也包括吸力侧220和压力侧230。每个吸力侧220具有大 致卯形状而每个压力侧230具有大致S形。吸力侧220和压力侧230不 与弦线190相交。每个翼型140由光滑曲线连接。翼型150的具体形状在表1中以无量纲坐标形式给出。X/C值表示 在弦线190上相对于后缘210的位置。Y/C值表示从弦线190到吸力侧 220或压力侧230上的点的高度。这些值是作为相同常数或数量的函数 可缩放的，以提供按比例放大或按比例缩小的翼型。 表1y/c0.03726164 0.06785235 0.08990651 0.10734770 0.12091980 0.13214710 0.14126440 0.14733190 0.14654610 0.12712570 0.00000000 -0.12659800 -0.14866100 -0.15000300 -0.13401000 -0.10618000 -0.07248480 -0.03982390 -0.01648170 -0.01118480 -0.03773510x/c 1.00000000 0，36720 0.80067860 0.70007530 0.60106600 0.50066880 0.40005820 0.30031070 0.20042560 0.100499200.10065920 0.20022940 0.30009620 0.40096110 0.50042920 0.60041830 0.70074310 0.80018960 0.90094460 1.00000000如在X4位置所示，翼型140的后缘210具有给定的宽度。该宽度 向乂=0.9位置变窄，继续变窄且然后变宽直到经过X-0.3位置。该形状 以主要是卵形状再次向前缘200变窄且然后向后缘210返回。第二翼型160类似但稍微厚点。如上，第二翼型160在位置X4和 位置乂=0.8之间也具有变窄的下降。第二翼型160的形状限定如下表2x/c 1.00000000 0.90046010 0.80029790 0.70049780 0.60022080 0.50073840 0.40103380 0.30001950 0.20017300 0.100335600.10085420 0.20034960 0.30024750 0.40050510 0.50051480 0.60100430 0.70074630 0.80063010 0.90051680y/c0.07476157 0.10220790 0.12248030 0.13862410 0.15149490 0.16167160 0.16936190 0.17332270 0.16904810 0.14399980 0.00000000 -0.14364800 -0.17120100 -0.17597900 -0.16227900 -0.13568000 -0.10275700 -0.07116550 -0.04891650 -0.04553450 -0.07523460第三翼型170的形状类似于上文所述，但再厚一些。第三翼型170在位置X=l和位置X=0.8之间也具有下降。第三翼型170的形状限定如 下表3x/c 1.00000000 0.90063769 0.80109208 0.70100077 0.60050336 0.50083265 0.40094014 0.30087793 0.20005762 0.100489410.10034881 0.20060802 0.30043493 0.40002894 0.50060705 0.60057116 0.70081557 0.80004708 0.90013649 0.90125599 1.00000000y/c 0.11226081 0.13652491 0.15473962 0.16967702 0.18158922 0.19073012 0.19697082 0.19867672 0.19089852 0.16042992 0.00000000 -0.15978302 -0.19312702 -0.20132002 -0.18996502 -0.16471402 -0.13303101 -0.10227001 -0.08139181 -0.07984641 -0.07998141 -0,11273501第四翼型180的形状类似于上文所述，但再厚一些。第四翼型180 在位置X=l和位置X=0.8之间也具有下降。第四翼型180的形状限定如 下表4x/c0.90000000 0.80000000 0.70000000 0.60000000 0.50000000 0.40000000 0.30000000 0.20000000 0.10000000 0.00000000 0.10000000 0.20000000 0.30000000 0.40000000 0.50000000 0.60000000 0.70000000o細ooooo0.90000000 1.00000000y/c0.137260200.159892410.177879500.193342580.206092660.216071750.222615910.223631030.213694810.178274850.00002100-0.17758316-0.21583323-0.22630101-0.21557439-0.19017060-0.15766700-0.12602585-0.10435340-0.10306262-0.13773604通过包含相对厚的后缘210，翼型吸力表面上的压力恢复程度被减 轻。这允许流动保持附着，从而提供大的提升性能。具体地，已经测量 到大于3.0的提升系数。翼型140因而提供改进的空气动力学性能和效 率，具有改进的结构刚度(惯性弯矩)。这些改进导致增加能量捕获且 减少叶片重量。间接地，由于传输约束(最大弦长)，翼型140也最小 化空气动力学损坏。与已知的钝后缘设计相比，1.0和0.8位置之间的下 降也减少总体重量。显而易见的是，前述内容仅涉及本申请的优选实施例，且在此可以由本领域中的普通技术人员进行大量的变动和修改，而不偏离由以下权利 要求书及其等价物限定的本发明的 一般精神和范围。零件列表叶片100 内侧区110 外侧区120 尖端区130 翼型140 第一翼型150 第二翼型160 第三翼型170 第四翼型180 弦线190 前缘200 后缘210 吸力侧220 压力侧230
权利要求
1. 用于风力涡轮机叶片(100)的多个翼型(140)，其每个包括钝的后缘(210)；大致卵形的吸力侧(220)；和大致S形的压力侧(230)。
2. 根据权利要求1所述的多个翼型(140 )，进一步包括从前缘(200 ) 延伸到钝的后缘(210)的弦线(190)。
3. 根据权利要求2所述的多个翼型(140),其中大致卵形的吸力 侧(220)和大致S形的压力侧(230)不与弦线(190)相交。
4. 根据权利要求2所述的多个翼型(140),其中大致卵形的吸力 侧(220 )包括表1-4中所列出的X和正的Y的无量纲坐标值。
5. 根据权利要求2所述的多个翼型(140)，其中大致S形的压力 侧(230)包括表1-4中所列出的X和负的Y的无量纲坐标值。
6. 根据权利要求1所述的多个翼型(140),其中多个翼型(140) 的第一翼型(150)包括大致根据表l中所列出的X和Y的无量纲坐标 值的轮廓。
7. 根据权利要求1所述的多个翼型(140),其中多个翼型(140) 的第二翼型(160)包括大致根据表2中所列出的X和Y的无量纲坐标 值的轮廓。
8. 根据权利要求1所述的多个翼型(140),其中多个翼型(140) 的第三翼型(170)包括大致根据表3中所列出的X和Y的无量纲坐标 值的轮廓。
9. 根据权利要求1所述的多个翼型(140),其中多个翼型(140) 的第四翼型(180)包括大致根据表4中所列出的X和Y的无量纲坐标 值的轮廓。
全文摘要
用于风力涡轮机叶片(100)的翼型(140)族。每个翼型(140)可以包括钝的后缘(210)、大致卵形的吸力侧(220)和大致S形的压力侧(230)。
文档编号F03D11/00GK101230836SQ20081000136
公开日2008年7月30日 申请日期2008年1月9日 优先权日2007年1月9日
发明者K·斯坦迪什, S·赫尔 申请人:通用电气公司