[发明专利]高效利用低速流体的叶片及其应用

说明书

一种高效利用低速流体的叶片，包括主翼构件(A2、D2、K2)，主翼构件具有流线型截面，截面的外轮廓呈第一翼型，其中叶片还包括头部翼件(C1)，头部翼件为片状，头部翼件的截面为一侧为凸面，另一侧为凹面的弧形，头部翼件设置于主翼构件前缘点的斜上侧，头部翼件的凹面朝向主翼构件，头部翼件与主翼构件之间具有第一通气空间(T1)。通过改进叶片的翼件构造，使所述叶片的Cp值在平均风速2‑13m/s条件下远高于单翼叶片，叶片性能有保证；采用片状件替代原先的翼片，可将原先叶片翼型的成型转化为片状件的成型，这样既将制造模具化整为零，减少了模具的尺度、加工难度和成本，从而显著降低叶片的制造成本，具体可降低20‑50％。

相关申请

本发明申请要求2015年12月10日申请的，申请号为201510907637.3，名称为“高效利用低速流体的叶片及其制造方法”的中国专利申请的优先权，和2016年9月22日申请的，申请号为201610842522.5，名称为“高效利用低速流体的叶片及其制造方法”的中国专利申请的优先权，在此将其全文引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种流体动力设备中的叶片，特别是涉及一种高效利用低速流体的叶片及其应用。

背景技术

据申请人所知，叶片的风能利用系数(表示为Cp，又称风能利用效率)是其最主要的性能参数；叶片的Cp与空气流过叶片时其产生的升力/阻力比值(升阻比)有关，而升阻比由构造翼型流线型的形状确定，因此叶片的Cp性能由其构成的翼型形状确定。提高叶片的Cp是研发高性能风电技术中最根本的技术。

现在市场上所见升力型风力发电产品的叶片均由单翼片构成，单翼叶片存在的问题是低风速性能欠佳，推力型(又称阻力型)叶片存在的问题是Cp低。提高风力机的低风速性能是降低风力发电成本的关键因素之一。

发明内容

基于此，有必要针对目前的风力发电产品的叶片所存在的低风速下性能欠佳的问题，提供一种能够提高低风速下风能利用效率，性价比高的叶片，同时还提供了该叶片在流体动力设备中的应用。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种高效利用低速流体的叶片，包括主翼构件，所述主翼构件具有流线型截面，所述截面的外轮廓呈第一翼型，其中所述叶片还包括头部翼件，所述头部翼件为片状，头部翼件的截面为一侧为凸面，另一侧为凹面的弧形，所述头部翼件设置于主翼构件前缘点的斜上侧，头部翼件的凸面朝向主翼构件，头部翼件与主翼构件之间具有第一通气空间。

在其中一个实施例中，所述头部翼件的凸面、主翼构件的部分上轮廓、后缘点和下轮廓所围成的外轮廓呈第二翼型，所述第二翼型的前缘点位于头部翼件的凸面轮廓上。

在其中一个实施例中，所述头部翼件靠近主翼构件下轮廓的一端与主翼构件之间的间隙为所述第一通气空间的进气口，所述头部翼件靠近主翼构件上轮廓的一端与主翼构件之间的间隙为所述第一通气空间的出气口，所述第一通气空间的进气口宽度大于出气口宽度。

在其中一个实施例中，所述第一通气空间出气口的出气方向沿着主翼构件上轮廓对应位置处的切线方向。

在其中一个实施例中，所述主翼构件包括至少一个中部翼件和一个尾部翼件，所述中部翼件位于头部翼件和尾部翼件之间，相邻的所述中部翼件之间及其与尾部翼件之间分别设置有连通第二翼型上轮廓与下轮廓之间的第二通气空间，所述第二通气空间靠近第二翼型下轮廓的开口为第二通气空间的进气口，所述第二通气空间靠近第二翼型上轮廓的开口为第二通气空间的出气口，所述第二通气空间的进气口宽度大于出气口宽度。

在其中一个实施例中，所述第二通气空间出气口的出气方向沿着后邻中部翼件或尾部翼件上轮廓对应位置处的切线方向。

在其中一个实施例中，至少一个所述中部翼件具有片状部件，至少部分片状部件沿着第二翼型的上轮廓设置。