大型风电机组叶片翼型的规划办法

　　风力发电是获得清洁、可再生动力的首要技能方法之一。近年来,国内外的风电工业展开很快,对相关的规划技能提出了更高的要求。因为风电叶片是完成风能转化的重要环节,对机组的全体功能影响很大,有关的规划办法始终是研讨的热门。

　　翼型作为叶片外形规划的根底,对叶片的空气动力特性和质量有重要的影响。现在风电叶片规划一般以低速飞机的航空翼型为根底,并进行必要的改型。但由此带来的叶片结构与其气动功能对立杰出,已成为大型风电叶片规划过程中亟待处理的关键问题之一。为规划出更长的叶片,需求研讨处理上述问题的办法,以有用进步叶片规划质量、下降叶片本钱,为开发更大功率的风力发电机组供给技能支撑。

　　低速航空翼型一般具有较好的气动功能,因而在风电叶片规划中得到了广泛的使用。但因为这些翼型的雷诺数相对较高且厚弦比较小,往往难以在大型风电叶片的根部区域直接使用,需求考虑并处理以下问题:

　　(1)大型风电叶片的雷诺数遍及较低,特别是在叶片与轮毂衔接的区域,若直接选用适用于高雷诺数的航空翼型则很容易发生气流别离,构成气动力的明显丢失和叶片失速,导致叶片载荷增大。

　　(2)为满意叶片与轮毂衔接的区域结构和强度的要求,有必要加大这部分截面翼型的厚度,但相应的翼型弦长也会加大,或许超出风电叶片答应的规划。

　　(3)关于变桨矩操控的风电机组,叶片与轮毂联合结构要求叶片根部呈圆筒状外形,使气动功能与结构规划的对立愈加杰出。

　　为处理这些问题,迄今风电叶片多采纳对航空翼型截头去尾的改型规划办法。此办法虽能满意叶片结构规划的需求,但对其气动功能的影响却比较大。简略地削除原有翼型的前缘和后缘,或许会损坏叶片上、下外表的完整性,构成翼型外表部分升力丢掉,导致翼型气动功能明显下降。

　　钝后缘翼型是针对大型风电叶片根部区域低雷诺数、高结构强度的要求,对低速航空翼型的一种改型规划。其根本办法是以原翼型的前缘为铰点,按必定相对弦长厚度比分隔后缘。

　　图1所示TR-35-10型风电叶片翼型,是一种以TR-35型尖后缘航空翼型为根底,经过钝后缘办法添加10%厚度的改进翼型。

　　关于给定厚度的翼型,钝后缘翼型可以添加叶片的截面面积和惯性矩,然后使其抗弯和抗扭功能得到进步。

　　钝后缘翼型可以添加其截面的最大升力系数和升力曲线斜率,因而对下降翼型的污染敏感度有利。

　　考虑到吸力面的气流速度将随翼型厚度添加,一起相应的压力减小;而在翼型后缘区域的气流会减速,剩下的动能若不足以反抗激烈的逆压梯度,将导致气流在翼型后缘或许提早别离,丢失部分升力。钝后缘翼型采纳以其前缘为铰点添加后缘厚度的办法,可以在添加翼型最大厚度的一起,相应地下降气流经过截面最厚点后的逆压梯度,然后能推延或防止气流的别离,并在后缘的后端构成一个与边界层自适应的尖后缘,使气流一向附着在翼型外表,改进其气动功能。

　　经过以上评论可知,从空气动力学视点看,TR-35-10选用的钝后缘翼型规划办法不只可以进步翼型的最大升力系数,一起也可以下降对叶面污染的敏感性，因而,以钝后缘翼型作为对低速航空翼型改进规划的根底,是改进风电叶片结构与气动特性的一种可行办法。

　　鉴于大型风电叶片长达数十米,翼型厚度的添加必然会对叶片质量、载荷散布和制作本钱发生较大影响。因而,简略地采纳沿叶片长度均匀增大翼型厚度的改型规划办法明显不尽合理,需求进一步研讨沿叶片展向翼型的散布问题。

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