一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片及風輪制造技術

本發明專利技術涉及一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片及風輪，包括葉片本體(2)，其特征在于，所述葉片本體(2)的尾緣處設有格尼襟翼(1)；所述葉片本體(2)的截面采用圓弧形翼型，彎度為10％弦長，葉尖速比為1.2；所述葉片本體(2)為流線型扭角形狀，從葉片本體(2)的葉尖至葉根分10個截面設置安裝角，各截面之間光滑過渡；所述葉片本體(2)的每個截面的弦長與安裝角的具體參數如表1所示。本發明專利技術的帶格尼襟翼的葉片的風輪有效地提高了葉片的風能利用率，增加了風力提水機風輪的輸出功率，克服了現有傳統葉片存在的不足。

【技術實現步驟摘要】
一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片及風輪
本專利技術屬于新能源
,特別是涉及一種用于風力提水機帶格尼襟翼的葉片及風輪。
技術介紹
隨著環境和能源問題日益突出，新能源在當今經濟社會中的作用越來越明顯。風能是一種取之不盡用之不竭的可再生能源，具有技術成熟、成本相對較低、對環境影響較小等優勢。風能利用主要有兩種方式：一種是利用風力發電裝置將風能轉化為機械能再轉化為電能，即風力發電，這種風能利用方式研究的較早，已經形成了成熟的風電理論以及產業模式，然而這種風力發電需要復雜的控制系統，還需要昂貴的配套電氣設備，限制了它的發展；另一種采用機械裝置把風能直接轉化為機械能，如利用風力提水機等。風力提水作為有效利用風能、解決農業灌溉問題的重要形式，是一種簡單、可靠、實用、高效的應用技術。其機械結構不復雜、成本低廉、操縱和維護方便，對年平均風速和有效風速時數的要求不是很高。但風力提水還存在很多難以解決的問題，如增大葉片風能利用率、提高輸出功率等問題，還有待于進一步研究。為了降低風力提水機的啟動風速，一般是增大葉片數，葉片數多導致風輪實度較大，從而影響其風能利用率。為了提升風力提水機葉片的風能利用率，人們提出了很多解決方法：中國專利申請201510434944.4公開了一種“葉尖尾緣呈鋸齒狀的風力機葉片”，它在葉尖尾緣部分開槽，使得葉尖尾緣呈鋸齒狀，以減少噪聲，但不能提高葉片輸出性能，且工藝復雜；中國專利申請201520412592.8公開了一種“帶有導流條的垂直軸風力機葉片”，它沿葉片展向20％、40％、60％、80％處各安裝一個導流條，來提升風力系數，但這只能用與垂直軸風力機，應用狹窄，且成本較高；中國專利申請200410017010.4公開了一種帶有葉尖小翼的水平軸風力機，通過在風力機葉尖處安裝小翼來提高風力機的效率，但文獻中小翼由于采用的是翼型，所以結構較復雜、工序多、制作成本高、安裝困難；中國專利申請200820055227.6公開一種帶有葉尖小翼的水平軸風力機，在葉片葉尖處簡單安裝平板型齒形小翼來改善風力機的綜合性能，該方法優化的小翼形狀，可以調節失速，但不能有效提高風機的輸出功率。
技術實現思路
本專利技術的目的是為克服現有技術所存在的不足而提供一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片及風輪，本專利技術能夠有效提高葉片的風能利用率，增加風力提水機風輪的輸出功率，克服現有傳統葉片的不足。根據本專利技術提出的一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片，包括葉片本體，其特征在于，所述葉片本體的尾緣處設有格尼襟翼；所述葉片本體的截面采用圓弧形翼型，彎度為10％弦長，葉尖速比為1.2；所述葉片本體為流線型扭角形狀，從葉片本體的葉尖至葉根分10個截面設置安裝角，各截面之間光滑過渡；所述葉片本體的每個截面的弦長與安裝角的參數如表1所示。表1截面序號弦長(mm)安裝角(°)1001195.0035.001002225.3333.891003255.6732.781004286.0031.671005316.3330.561006346.6729.441007377.0028.331008407.3327.221009437.6726.111010468.0025.00本專利技術的實現原理是：一方面，本專利技術通過在葉片本體的尾緣處設置格尼襟翼，增加了翼型尾緣的曲率，從而增大了翼型的有效彎度，增加了典型環量，進而增大了翼型的升力；另一方面，本專利技術通過在葉片本體的尾緣處設置格尼襟翼之后，在格尼襟翼后方產生了一個交替脫落的卡門渦街，該交替脫落的渦街對翼型上表面氣流具有誘導作用，流經吸力面的空氣在經過格尼襟翼后非但沒有分離，反而速度增加，促使翼型上表面后緣的氣流向下吸附，增加了翼型上表面流動的能量，使其更易抵抗逆壓梯度，減小翼型上表面分離區的面積，令失速延遲，增大翼型的失速迎角，從而提高了升力力系數，增加了翼型的升阻比，增大了風輪的輸出功率。本專利技術與現有技術相比其顯著優點在于：一是本專利技術提出的帶格尼襟翼的葉片及風輪在不減少葉片和不影響風力提水機起動風速的前提下，提高了葉片的風能利用率，增加了風力提水機風輪輸出功率，在風速4-10m/s的范圍內，風輪的輸出功率比傳統風力提水機風輪平均增大了2.71％，最大增加3.17％。二是本專利技術帶格尼襟翼的葉片及風輪的結構設計與現有技術完全不同，詳見如下表3；本專利技術提出的帶格尼襟翼的葉片及風輪的結構簡單可靠，工藝制造方便，便于一體化設計，適合于規模化生產。表3附圖說明圖1為本專利技術提出的一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片的三維立體示意圖。圖2為本專利技術提出的帶格尼襟翼的葉片的主視示意圖。圖3為本專利技術提出的帶格尼襟翼的葉片的風輪三維立體示意圖。圖4為本專利技術提出的葉尖攻角為9°時，本專利技術提出的風輪的來流風速與輸出功率增長率的關系示意圖；其中，葉尖攻角是指翼弦與來流速度之間的夾角。圖5為本專利技術提出的一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片的風輪在額定風速8m/s條件下的葉尖攻角與輸出功率增長率的關系示意圖。圖1和圖3中的編號說明：格尼襟翼(1)、葉片本體(2)、外圈輪圈(3)、內圈輪圈(4)、輪圈固定桿(5)、輪轂(6)。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術的具體實施方式做進一步的詳細描述。結合圖1和圖2，本專利技術提出一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片，包括葉片本體(2)，所述葉片本體(2)的尾緣處設有格尼襟翼(1)；所述葉片本體(2)的截面采用圓弧形翼型，彎度為10％弦長，葉尖速比為1.2；所述葉尖速比是指葉尖的線速度與來流速度的比值；所述葉片本體(2)為流線型扭角形狀，從葉片本體(2)的葉尖至葉根分10個截面設置安裝角，各截面之間光滑過渡；所述葉片本體(2)的每個截面的弦長與安裝角的參數如表1所示。表1截面序號弦長(mm)安裝角(°)1001195.0035.001002225.3333.891003255.6732.781004286.0031.671005316.3330.561006346.6729.441007377.0028.331008407.3327.221009437.6726.111010468.0025.00本專利技術提出的一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片的進一步的優選方案是：所述格尼襟翼(1)沿葉片本體(2)呈展向分布，與葉片本體(2)每個截面的弦長垂直，格尼襟翼(1)的高度為2％截面弦長，格尼襟翼(1)的厚度為2mm；葉片本體(2)的每個截面處格尼襟翼(1)的高度參數如表2所示。表2截面序號襟翼高度(mm)10013.9010024.5110035.1110045.7210056.3310066.9310077.5410088.1510098.7510109.36實施例1。下面以本專利技術提出的一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片制造風輪為例，進一步公開本專利技術的具體應用方案。結合圖3，一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片的風輪，包括在尾緣處設有格尼襟翼(1)的葉片本體(2)、外圈輪圈(3)、內圈輪圈(4)、輪圈固定桿(5)以及輪轂(6)，所述在尾緣處設有格尼襟翼(1)的葉片本體(2)的數量為12個、均分設置在內圈輪圈(4)和外圈輪圈(3)之間、相位相差為30度，輪轂(6)通過輪圈固定桿(5)與內圈輪本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片，包括葉片本體(2)，其特征在于，所述葉片本體(2)的尾緣處設有格尼襟翼(1)；所述葉片本體(2)的截面采用圓弧形翼型，彎度為10％弦長，葉尖速比為1.2；所述葉片本體(2)為流線型扭角形狀，從葉片本體(2)的葉尖至葉根分10個截面設置安裝角，各截面之間光滑過渡；所述葉片本體(2)的每個截面的弦長和安裝角的參數如表1所示。表1

【技術特征摘要】
2016.10.28 CN 20161096137001.一種用于風力提水機的帶格尼襟翼的葉片，包括葉片本體(2)，其特征在于，所述葉片本體(2)的尾緣處設有格尼襟翼(1)；所述葉片本體(2)的截面采用圓弧形翼型，彎度為10％弦長，葉尖速比為1.2；所述葉片本體(2)為流線型扭角形狀，從葉片本體(2)的葉尖至葉根分10個截面設置安裝角，各截面之間光滑過渡；所述葉片本體(2)的每個截面的弦長和安裝角的參數如表1所示。表1截面序號弦長(mm)安裝角(°)1001195.0035.001002225.3333.891003255.6732.781004286.0031.671005316.3330.561006346.6729.441007377.0028.33100840...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張玉全，周鑫，鄭源，李東闊，臧偉，蔣文青，付士風，何中偉，郭楚，高成昊，
申請(專利權)人：河海大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32