一种无叶尖涡发生的水平轴风力的制造方法
【专利摘要】本发明为一种无叶尖涡发生的水平轴风力机，由风力机叶片、整流罩和轮毂、机舱、弧形弯板、塔架等组成，其中空气在经过叶片以及安装在吸力面的弧形弯板的先后共同作用下，减少沿一片展向流动，气流在叶片上更好的贴合翼型流动，使风力机具有最佳的流体动力场，增大了叶片的做功能力。同时，叶片可通过变桨调向装置实现变桨起动、临界攻角高速运行和顺桨位置的停机，可以灵活控制转速，风力机具有高效的效率。
【专利说明】一种无叶尖涡发生的水平轴风力机
【技术领域】
[0001]本发明属于风力机的【技术领域】，具体而言涉及一种无叶尖涡发生的水平轴风力机。
【背景技术】
[0002]目前，风力机主要利用风动能做功。这种风力机在低风速时，叶片表面压力面与吸力面压力差别不是很大，所以叶片上气流基本附着在叶片表面。风力机叶片近轮毂，除了保证气动设计要求以外，还需要满足结构强度要求，增加翼型厚度是解决问题的方法之一，即在叶根附近区域采用厚翼型，但是随着风速增加，厚翼型容易发生分离，容易产生叶尖涡，导致风能吸收能力降低，势必影响功率输出。虽然叶片的三维旋转效应可以在一定程度上延迟失速，对升力的减少有一定的弥补，但是叶片附近的流动也由于旋转效应而变得更为复杂，分离的影响仍然占主导位置。
[0003]为此，若能发明一种无叶尖涡发生的水平轴风力机，能够使得叶片吸力面径向流动减弱，在一定程度上抑制叶片后缘处分离流动，减弱叶尖漩涡的产生，可以延迟失速。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是为减弱叶尖涡的发生，提高升力气动性能，而提出的一种风力机。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种无叶尖涡发生的水平轴风力机，包括机舱、叶片、轮毂和塔架，所述机舱安装在塔架上，所述轮毂安装在机舱的前端，所述叶片安装在所述轮毂上，还包括弧形弯板，所述弧形弯板设置在所述叶片的吸力面上，所述弧形弯板是以轮毂的轴心为圆心的圆弧段。
[0006]进一步地，所述弧形弯板为等截面宽度。
[0007]进一步地，还包括整流罩，所述整流罩安装在轮毂的前端。
[0008]进一步地，所述弧形弯板的厚度为d，所述叶片的翼型弦长为C，并且d=0.02Xc。
[0009]进一步地，所述叶片的数量为3个，并均匀地安装在所述轮毂上。
[0010]进一步地，还包括调浆装置，用于调节所述叶片的桨距角。
[0011]与现有技术相比，本发明无叶尖涡发生的水平轴风力机的有益效果是:
1、该轮毂的转轴与来流风向一致，受整流罩的限制，并且由于风力机叶片几何复杂程度很高，使得在风力机叶片流动很复杂，加装弧形弯板的风力机叶片流动较之前未加装弧形弯板流动更加规律，即叶片流动沿翼型流动，可以明显减少叶片径向流动。
[0012]2、该轮毂将水平轴扫风面内所有的风能通过叶片做功，使得整个展向都具有较好做功能力，克服了水平轴轮毂叶根端做功能力弱的缺点。以轮毂中心为圆心以轮毂转轴为中心轴线构成风力机弯板处的流线，隔板与流线一致，每个弯板处流体方向都是与圆弧相切。隔板的加入不会加大旋转阻力，增加风力机的有效输出。
[0013]3、该轮毂叶片采用加装弧形弯板设计改造，沿弯板进风，且叶片在展向减少径流，具有较好的做功能力，克服了传统风力机径向流动大，叶尖漩涡强，且做功不足的缺点。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明无叶尖涡发生的水平轴风力机的三维示意图。
[0015]图2是弯板位置与轮毂关系示意图。
[0016]图3是弯板的安装示意图。
[0017]其中:1、弧形弯板；2、机舱；3叶片；4轮毂；5塔架；6吸力面。
【具体实施方式】
[0018]为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]本【技术领域】技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0020]本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
[0021]本发明中所述的“内、外”的含义指的是相对于设备本身而言，指向设备内部的方向为内，反之为外，而非对本发明的装置机构的特定限定。
[0022]本发明中所述的“左、右”的含义指的是阅读者正对附图时，阅读者的左边即为左，阅读者的右边即为右，而非对本发明的装置机构的特定限定。
[0023]本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
[0024]如图1所示，本发明无叶尖涡发生的水平轴风力机，风力机的主体包括了弧形弯板1，在风力机叶片3上的吸力面6安装有等截面宽度的弧形弯板1，且任一弯板是以轮毂中心为圆心，以弯板到轮毂中心为半径的弧段；所述叶片的一端与整流罩及轮毂4相连。轮毂带动的发电机等设备安装在风力机机舱2中，并固定在圆柱塔筒5上。所述风力机吸力面弯板I均匀分布在叶片展向。
[0025]空气从风力机上游吹向风力机转轮，风力机利用风所具有的动能进行工作。在加装弧形弯板I的风力机叶片3上，流体绕过叶片时，由于弧形弯板I在吸力面的作用，导致流体被迫沿翼型方向运动，减少沿叶片展向流动，从而减弱叶尖涡的产生。漩涡的减弱可以使得风力机气动性能，特别是提高风力机转轴力矩，即使得在同等工况下，风力机输出功率更高。
[0026]如图3所述，风力机弯板I安装在叶片吸力面6，且弯板I沿叶片展向均匀分布，任一弯板是以轮毂中心为圆心，以弯板到轮毂中心为半径的弧段；弯板I高度d与当地翼型的弦长C成比例d=0.02 X C，即随着翼型弦长的增大，加装的弯板高度也在增加。
[0027]所述的风力机叶片3固定在整流罩和轮毂4，在机舱中的控制器，根据运行状况同步控制各叶片的旋转角度。
[0028]所述的风力机，由于具有更小的叶尖涡，气动性能更优良，风力机控制过程中响应更加迅速，使得风力机具有更优良的启动力矩，同时风力机在进行气动制动过程中，响应时间可以有较明显的减少，能够在大风情况下更加安全可靠的进行气动刹车。
[0029]本发明为一种无叶尖涡发生的水平轴风力机，由风力机叶片3、整流罩和轮毂4、机舱2、弧形弯板1、塔架5等组成，其中空气在经过叶片以及安装在吸力面6的弧形弯板I的先后共同作用下，减少沿一片展向流动，气流在叶片上更好的贴合翼型流动，使风力机具有最佳的流体动力场，增大了叶片的做功能力。同时，叶片可通过变桨调向装置实现变桨起动、临界攻角高速运行和顺桨位置的停机，可以灵活控制转速，风力机具有高效的效率。
[0030]以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种无叶尖涡发生的水平轴风力机，包括机舱(2)、叶片(3)、轮毂(4)和塔架(5)，所述机舱(2)安装在塔架(5)上，所述轮毂(4)安装在机舱(2)的前端，所述叶片(3)安装在所述轮毂(4)上，其特征在于，还包括弧形弯板(1)，所述弧形弯板(I)设置在所述叶片(3)的吸力面(6)上，所述弧形弯板(I)是以轮毂(4)的轴心为圆心的圆弧段。
2.根据权利要求1所述的一种无叶尖涡发生的水平轴风力机，其特征在于，所述弧形弯板(I)为等截面宽度。
3.根据权利要求1所述的一种无叶尖涡发生的水平轴风力机，其特征在于，还包括整流罩，所述整流罩安装在轮毂(4)的前端。
4.根据权利要求1所述的一种无叶尖涡发生的水平轴风力机，其特征在于，所述弧形弯板(I)的厚度为山所述叶片(3)的翼型弦长为C，并且d=0.02Xc。
5.根据权利要求1所述的一种无叶尖涡发生的水平轴风力机，其特征在于，所述叶片(3)的数量为3个，并均匀地安装在所述轮毂(4)上。
6.根据权利要求1所述的一种无叶尖涡发生的水平轴风力机，其特征在于，还包括调浆装置，用于调节所述叶片(3)的桨距角。
【文档编号】F03D1/06GK104131949SQ201410361215
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】李涛, 赵振宙, 陈景茹, 陈潘浩, 刘玄, 魏媛 申请人:河海大学