[发明专利]一种合成射流激励器以及水平轴风力机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及空气动力学领域，具体涉及一种合成射流激励器以及具备合成射流激励器的水平轴风力机叶片。

背景技术

随着空气动力学的发展与相关技术的突破，流动控制技术随之发展迅猛。流动控制技术是利用特殊结构或特殊装置来达到控制局部流场或全局流场的一种技术，常见于各种流体机械。主动流动控制技术(active flow control,AFC)由于局部能量输入从而获得局部或全局流场结构极大的改善，可有效地减小因流动分离而产生的气动损失。因此，AFC技术成为研究热点之一。

但是，现有技术中的吹吸气流动控制方案还存在不足之处：需要附加气源、管路和控制阀门，因而造成增加较多的额外重量以及由于结构复杂引起的系统可靠性下降。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种利用压电薄膜反复振荡进行周期性吹吸气，将消耗的电能转化为流体动能的合成射流激励器，其特征在于，包括：腔体具有下开口和上开口，下开口的截面面积大于上开口的截面面积；长条形压电薄膜，匹配覆盖在下开口上；长条形压电驱动器，设置在压电薄膜的下方；以及放气通道，与上开口匹配连接；其中，长条形压电驱动器在矩形脉冲信号驱动下发生逆压电效应，驱动压电薄膜产生周期性的上下振动，引起腔体中的空气随之振动，进而在放气通道中产生周期性吹吸气效应。

在本发明提供的一种合成射流激励器中，还可以具有这样的特征：其中，长条形压电薄膜为柔性聚酰亚胺薄膜。

在本发明提供的一种合成射流激励器中，还可以具有这样的特征：其中，长条形压电驱动器为压电陶瓷片。

在本发明提供的一种合成射流激励器中，还可以具有这样的特征：还包括控制器，与长条形压电驱动器电性连接，向长条形压电驱动器输入矩形脉冲信号。

在本发明提供的一种合成射流激励器中，还可以具有这样的特征：其中，矩形脉冲信号的频率范围为10Hz～5kHz。

本发明还提供的一种具备合成射流激励器的水平轴风力机叶片，其特征在于，包括：叶片；以及合成射流激励器，设置在叶片中，其中，合成射流激励器为权利要求1～4中任意一项的合成射流激励器。

在本发明提供的一种具备合成射流激励器的水平轴风力机叶片中，还可以具有这样的特征：其中，合成射流激励器沿叶片的展向方向设置，且位于叶片的叶中与叶尖之间从叶片的弦向方向看，合成射流激励器设置在叶片的尾缘。

在本发明提供的一种具备合成射流激励器的水平轴风力机叶片中，还可以具有这样的特征：其中，叶片的尾缘处设置有一组射流斜出口，与合成射流激励器中的放气通道相匹配连接，形成射流通道。

在本发明提供的一种具备合成射流激励器的水平轴风力机叶片中，还可以具有这样的特征：其中，射流通道的中心线与叶片的弦向的夹角为15°～90°。

在本发明提供的一种具备合成射流激励器的水平轴风力机叶片中，还可以具有这样的特征：其中，风力机设置有风速传感器，与合成射流激励器中的控制器电性连接，控制器接受风速传感器的信号，控制矩形脉冲信号的频率。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的一种合成射流激励器因为利用压电薄膜反复振荡进行周期性吹吸气，将消耗的电能转化为流体动能，所以该合成射流激励器无需气源，而且结构简单，尺寸较小且射流吹气系数较大，因而具有重量轻、流动控制效率较高以及控制灵活可靠的特点。

另外，具备合成射流激励器的水平轴风力机叶片，可实现流动控制，从而减小风力机尾涡强度，加快尾涡耗散，减小风力机叶片振动，提升风力机寿命，由离心力作用，射流也将减小叶尖损失。在风电机组中的应用，可使水平轴风力机尾迹对下游风力机的气动影响降低，从而提升整个风电机组的效率。

附图说明

图1是本发明的实施例中的合成射流激励器的结构示意图；

图2是本发明的实施例中的水平轴风力机叶片的结构示意图；

图3是本发明的实施例中的水平轴风力机叶片的射流段叶片的结构示意图；

图4是本发明的实施例中的射流段叶片的翼型示意图；以及

图5是本发明的实施例中的合成射流激励器的安装示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下通过实施例并结合附图对本发明的合成射流激励器以及具备合成射流激励器的水平轴风力机叶片作具体阐述。

图1是本发明的实施例中的合成射流激励器的结构示意图。