[发明专利]一种风机叶片及采用该叶片的风机

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，特别是涉及一种风机叶片及采用该叶片的风力发电机。

背景技术

人类社会迈入21世纪，由于化石燃料在过去2个世纪大量使用而带来的环境问题以及化石燃料的枯竭，促使风能等可再生的清洁能源越来越广泛的应用，大型的并网水平轴风力发电机组成为利用风能的主要形式。风力发电机组一般主要包括：捕风装置、电能的转换装置、支撑装置以及控制系统。风轮叶片作为捕风装置，承担着吸收风能的作用，叶片的外形决定了风能转换的效率，其设计的优劣直接决定着机组的性能及可靠性。

现在主流兆瓦级机组的叶片气动外形如图1所示。叶片展向(叶片根部至叶尖方向，下同)大致分为三个性能要求不同的区域。区域I大致是叶片根部到最大弦长处，占整个叶片长度的20%，是叶根圆向最大弦长处翼型过渡的部位。此区域承担叶片本体和法兰连接，设计时主要考虑结构上的制约因素，基本上忽略气动性能的要求。区域II是叶片捕捉风能的主要出力部分，因此首要考虑的是较好的气动性能；区域III的旋转线速度较大，考虑的重点是噪音的制约，同时兼顾气动性能。

叶片气动外形设计包括：弦长展向分布；扭角展向分布；预弯展向分布(带有预弯设计的叶片)；叶片掠的设计。叶片叶根结构设计的制约，忽略了气动性能，使得实际设计的叶片弦长与最优设计值差别很大。

根据贝茨理论，可知最优化风轮的诱导因子分别为：

a=13---(1)]]>

b=a(1-a)λ2μ2---(2)]]>

其中a为轴向诱导因子；b为切向诱导因子；λ为设计尖速比；μ=r/R，r是叶片展向位置，R为叶轮半径。

根据动量叶素理论，即BEM（Blade Element Momentum）理论，并且忽略阻力叶素的阻力系数得叶片弦长在设计条件下的展向分布：

N2πcRλcl=4λ2μ2b(1-a)2+(λμ(1+b))2---(3)]]>