專利名稱：風力渦輪機翼型族的制作方法
風力渦輪機翼型族技術(shù)領(lǐng)域本申請一般地涉及風力渦輪機，且更特定地涉及用于風力渦輪機葉 片的內(nèi)側(cè)區(qū)的翼型構(gòu)造族。
背景技術(shù)：
常規(guī)風力渦輪機一般地包括連接到中心轂的兩個或更多渦輪機葉 片或輪葉。每個葉片從在葉片的根部處的轂延伸且繼續(xù)到尖端。葉片的 截面定義為翼型。翼型的形狀可以以與弦線的關(guān)系限定。弦線是將翼型的前緣與翼型的后緣連接的測量或線。形狀可以以從弦線的X和Y坐 標形式限定。X和Y坐標一般地為無量綱的。類似地，翼型的厚度指的 是翼型上表面和下表面之間的距離且表示為弦長度的分數(shù)。內(nèi)側(cè)區(qū)，即最接近轂的區(qū)域， 一般地需要使用相對厚的翼型 (30%^/cS40% )。然而，主要由于流動分離，對于厚度大于30%弦長， 常規(guī)翼型設(shè)計的空氣動力學性能快速下降。對于厚度大于40%弦長，大 量的流動分離是不可避免的，從而葉片區(qū)是空氣動力學損壞的。因而，需要一種翼型設(shè)計，其提供改進的空氣動力學性能，特別是 關(guān)于內(nèi)側(cè)區(qū)。優(yōu)選地，這種設(shè)計將提供改進的空氣動力學性能和效率而 同時提供改進的結(jié)構(gòu)剛度和完整性。發(fā)明內(nèi)容因而本申請?zhí)峁┯糜陲L力渦輪機葉片的翼型族。每個翼型包括鈍的 后緣、大致卵形的吸力緣和大致S形的壓力側(cè)。翼型可以包括從前緣延伸到鈍的后緣的弦線。大致卯形的吸力側(cè)和 大致S形的壓力側(cè)不與弦線相交。吸力側(cè)可以包括表1-4中所列出的X 和正的Y的無量綱坐標值。壓力側(cè)可以包括表1-4中所列出的X和負的 Y的無量綱坐標值。每個翼型由光滑曲線連接。每個翼型可以包括關(guān)于鈍后緣的第一寬度、向前緣移動的第二寬 度，第二寬度小于第一寬度、和進一步向前緣移動的第三寬度，第三寬 度大于第一寬度。每個翼型可以包括彎曲的前緣。第一翼型可以包括大致根據(jù)表1中所列出的X和Y的無量綱坐標值的輪廓。第二翼型可以包括大致根據(jù)表2中所列出的X和Y的無量綱 坐標值的輪廓。第三翼型可以包括大致根據(jù)表3中所列出的X和Y的無 量綱坐標值的輪廓。第四翼型可以包括大致根據(jù)表4中所列出的X和Y 的無量綱坐標值的輪廓。每個翼型可以為內(nèi)側(cè)區(qū)翼型。本申請進一步描述具有多個翼型的渦輪機葉片。翼型可以包括具有 大致根據(jù)表1中所列出的X和Y的無量綱坐標值的輪廓的第一翼型、具 有大致根據(jù)表2中所列出的X和Y的無量綱坐標值的輪廓的第二翼型、 具有大致根據(jù)表3中所列出的X和Y的無量綱坐標值的輪廓的第三翼 型、和具有大致根據(jù)表4中所列出的X和Y的無量綱坐標值的輪廓的第 四翼型。翼型由光滑曲線連接。X和Y值可以作為相同常數(shù)或數(shù)量的函數(shù)可縮放，以提供按比例放 大或按比例縮小的翼型。翼型可以包括多個內(nèi)側(cè)區(qū)翼形。渦輪機葉片可 以為風力渦輪機葉片。在觀看以下詳細說明結(jié)合幾個附圖和所附權(quán)利要求書時，本申請的 這些和其他特征對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將是顯而易見的。


圖l是葉片的透視圖，在此用多個所示的翼型描述； 圖2是如在此所述的翼型的復(fù)合圖。
具體實施方式
現(xiàn)在參見附圖，其中相同的附圖標記貫穿幾個圖指的是相同的元 件，圖1顯示如在此所述的葉片100。葉片100包括緊鄰穀(未顯示) 的內(nèi)側(cè)區(qū)110、外側(cè)區(qū)120或中間部分、和尖端區(qū)130。內(nèi)側(cè)區(qū)110— 般地占有葉片IOO的大約第一半，外側(cè)區(qū)一般占有大約其次百分之四十 (40% ),且尖端130占有葉片IOO的大約最后百分之十(10%)。圖 可以變化。圖2顯示翼型140族。翼型140為葉片100的內(nèi)側(cè)區(qū)110設(shè)計。在 該示例中，顯示四(4)個翼型140,第一翼型150、第二翼型160、第 三翼型170和第四翼型180?？梢允褂脽o窮多的翼型140,弦線190/人 每個翼型140的前桑彖200延伸到后緣210。在該示例中，弦線190延伸通過翼型140的中間。在該示例中，后緣210是鈍的或具有"平背"。前緣200是彎曲的。 每個翼型140也包括吸力側(cè)220和壓力側(cè)230。每個吸力側(cè)220具有大 致卯形狀而每個壓力側(cè)230具有大致S形。吸力側(cè)220和壓力側(cè)230不 與弦線190相交。每個翼型140由光滑曲線連接。翼型150的具體形狀在表1中以無量綱坐標形式給出。X/C值表示 在弦線190上相對于后緣210的位置。Y/C值表示從弦線190到吸力側(cè) 220或壓力側(cè)230上的點的高度。這些值是作為相同常數(shù)或數(shù)量的函數(shù) 可縮放的，以提供按比例放大或按比例縮小的翼型。 表1y/c0.03726164 0.06785235 0.08990651 0.10734770 0.12091980 0.13214710 0.14126440 0.14733190 0.14654610 0.12712570 0.00000000 -0.12659800 -0.14866100 -0.15000300 -0.13401000 -0.10618000 -0.07248480 -0.03982390 -0.01648170 -0.01118480 -0.03773510x/c 1.00000000 0，36720 0.80067860 0.70007530 0.60106600 0.50066880 0.40005820 0.30031070 0.20042560 0.100499200.10065920 0.20022940 0.30009620 0.40096110 0.50042920 0.60041830 0.70074310 0.80018960 0.90094460 1.00000000如在X4位置所示，翼型140的后緣210具有給定的寬度。該寬度 向乂=0.9位置變窄，繼續(xù)變窄且然后變寬直到經(jīng)過X-0.3位置。該形狀 以主要是卵形狀再次向前緣200變窄且然后向后緣210返回。第二翼型160類似但稍微厚點。如上，第二翼型160在位置X4和 位置乂=0.8之間也具有變窄的下降。第二翼型160的形狀限定如下表2x/c 1.00000000 0.90046010 0.80029790 0.70049780 0.60022080 0.50073840 0.40103380 0.30001950 0.20017300 0.100335600.10085420 0.20034960 0.30024750 0.40050510 0.50051480 0.60100430 0.70074630 0.80063010 0.90051680y/c0.07476157 0.10220790 0.12248030 0.13862410 0.15149490 0.16167160 0.16936190 0.17332270 0.16904810 0.14399980 0.00000000 -0.14364800 -0.17120100 -0.17597900 -0.16227900 -0.13568000 -0.10275700 -0.07116550 -0.04891650 -0.04553450 -0.07523460第三翼型170的形狀類似于上文所述，但再厚一些。第三翼型170在位置X=l和位置X=0.8之間也具有下降。第三翼型170的形狀限定如 下表3x/c 1.00000000 0.90063769 0.80109208 0.70100077 0.60050336 0.50083265 0.40094014 0.30087793 0.20005762 0.100489410.10034881 0.20060802 0.30043493 0.40002894 0.50060705 0.60057116 0.70081557 0.80004708 0.90013649 0.90125599 1.00000000y/c 0.11226081 0.13652491 0.15473962 0.16967702 0.18158922 0.19073012 0.19697082 0.19867672 0.19089852 0.16042992 0.00000000 -0.15978302 -0.19312702 -0.20132002 -0.18996502 -0.16471402 -0.13303101 -0.10227001 -0.08139181 -0.07984641 -0.07998141 -0,11273501第四翼型180的形狀類似于上文所述，但再厚一些。第四翼型180 在位置X=l和位置X=0.8之間也具有下降。第四翼型180的形狀限定如 下表4x/c0.90000000 0.80000000 0.70000000 0.60000000 0.50000000 0.40000000 0.30000000 0.20000000 0.10000000 0.00000000 0.10000000 0.20000000 0.30000000 0.40000000 0.50000000 0.60000000 0.70000000o細ooooo0.90000000 1.00000000y/c0.137260200.159892410.177879500.193342580.206092660.216071750.222615910.223631030.213694810.178274850.00002100-0.17758316-0.21583323-0.22630101-0.21557439-0.19017060-0.15766700-0.12602585-0.10435340-0.10306262-0.13773604通過包含相對厚的后緣210，翼型吸力表面上的壓力恢復(fù)程度被減 輕。這允許流動保持附著，從而提供大的提升性能。具體地，已經(jīng)測量 到大于3.0的提升系數(shù)。翼型140因而提供改進的空氣動力學性能和效 率，具有改進的結(jié)構(gòu)剛度(慣性彎矩)。這些改進導(dǎo)致增加能量捕獲且 減少葉片重量。間接地，由于傳輸約束(最大弦長)，翼型140也最小 化空氣動力學損壞。與已知的鈍后緣設(shè)計相比，1.0和0.8位置之間的下 降也減少總體重量。顯而易見的是，前述內(nèi)容僅涉及本申請的優(yōu)選實施例，且在此可以由本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員進行大量的變動和修改，而不偏離由以下權(quán)利 要求書及其等價物限定的本發(fā)明的 一般精神和范圍。零件列表葉片100 內(nèi)側(cè)區(qū)110 外側(cè)區(qū)120 尖端區(qū)130 翼型140 第一翼型150 第二翼型160 第三翼型170 第四翼型180 弦線190 前緣200 后緣210 吸力側(cè)220 壓力側(cè)230
權(quán)利要求
1. 用于風力渦輪機葉片(100)的多個翼型(140)，其每個包括鈍的后緣(210)；大致卵形的吸力側(cè)(220)；和大致S形的壓力側(cè)(230)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個翼型(140 )，進一步包括從前緣(200 ) 延伸到鈍的后緣(210)的弦線(190)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多個翼型(140),其中大致卵形的吸力 側(cè)(220)和大致S形的壓力側(cè)(230)不與弦線(190)相交。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多個翼型(140),其中大致卵形的吸力 側(cè)(220 )包括表1-4中所列出的X和正的Y的無量綱坐標值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多個翼型(140)，其中大致S形的壓力 側(cè)(230)包括表1-4中所列出的X和負的Y的無量綱坐標值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個翼型(140),其中多個翼型(140) 的第一翼型(150)包括大致根據(jù)表l中所列出的X和Y的無量綱坐標 值的輪廓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個翼型(140),其中多個翼型(140) 的第二翼型(160)包括大致根據(jù)表2中所列出的X和Y的無量綱坐標 值的輪廓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個翼型(140),其中多個翼型(140) 的第三翼型(170)包括大致根據(jù)表3中所列出的X和Y的無量綱坐標 值的輪廓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個翼型(140),其中多個翼型(140) 的第四翼型(180)包括大致根據(jù)表4中所列出的X和Y的無量綱坐標 值的輪廓。
全文摘要
用于風力渦輪機葉片(100)的翼型(140)族。每個翼型(140)可以包括鈍的后緣(210)、大致卵形的吸力側(cè)(220)和大致S形的壓力側(cè)(230)。
文檔編號F03D11/00GK101230836SQ20081000136
公開日2008年7月30日 申請日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月9日
發(fā)明者K·斯坦迪什, S·赫爾 申請人:通用電氣公司