本發(fā)明屬于新能源
技術(shù)領(lǐng)域：
,特別是涉及一種用于風(fēng)力提水機(jī)帶格尼襟翼的葉片及風(fēng)輪。
背景技術(shù)：
：隨著環(huán)境和能源問題日益突出，新能源在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會(huì)中的作用越來越明顯。風(fēng)能是一種取之不盡用之不竭的可再生能源，具有技術(shù)成熟、成本相對(duì)較低、對(duì)環(huán)境影響較小等優(yōu)勢。風(fēng)能利用主要有兩種方式：一種是利用風(fēng)力發(fā)電裝置將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為電能，即風(fēng)力發(fā)電，這種風(fēng)能利用方式研究的較早，已經(jīng)形成了成熟的風(fēng)電理論以及產(chǎn)業(yè)模式，然而這種風(fēng)力發(fā)電需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還需要昂貴的配套電氣設(shè)備，限制了它的發(fā)展；另一種采用機(jī)械裝置把風(fēng)能直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如利用風(fēng)力提水機(jī)等。風(fēng)力提水作為有效利用風(fēng)能、解決農(nóng)業(yè)灌溉問題的重要形式，是一種簡單、可靠、實(shí)用、高效的應(yīng)用技術(shù)。其機(jī)械結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、成本低廉、操縱和維護(hù)方便，對(duì)年平均風(fēng)速和有效風(fēng)速時(shí)數(shù)的要求不是很高。但風(fēng)力提水還存在很多難以解決的問題，如增大葉片風(fēng)能利用率、提高輸出功率等問題，還有待于進(jìn)一步研究。為了降低風(fēng)力提水機(jī)的啟動(dòng)風(fēng)速，一般是增大葉片數(shù)，葉片數(shù)多導(dǎo)致風(fēng)輪實(shí)度較大，從而影響其風(fēng)能利用率。為了提升風(fēng)力提水機(jī)葉片的風(fēng)能利用率，人們提出了很多解決方法：中國專利申請(qǐng)201510434944.4公開了一種“葉尖尾緣呈鋸齒狀的風(fēng)力機(jī)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(fù)雜；中國專利申請(qǐng)201520412592.8公開了一種“帶有導(dǎo)流條的垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片”，它沿葉片展向20％、40％、60％、80％處各安裝一個(gè)導(dǎo)流條，來提升風(fēng)力系數(shù)，但這只能用與垂直軸風(fēng)力機(jī)，應(yīng)用狹窄，且成本較高；中國專利申請(qǐng)200410017010.4公開了一種帶有葉尖小翼的水平軸風(fēng)力機(jī)，通過在風(fēng)力機(jī)葉尖處安裝小翼來提高風(fēng)力機(jī)的效率，但文獻(xiàn)中小翼由于采用的是翼型，所以結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、工序多、制作成本高、安裝困難；中國專利申請(qǐng)200820055227.6公開一種帶有葉尖小翼的水平軸風(fēng)力機(jī)，在葉片葉尖處簡單安裝平板型齒形小翼來改善風(fēng)力機(jī)的綜合性能，該方法優(yōu)化的小翼形狀，可以調(diào)節(jié)失速，但不能有效提高風(fēng)機(jī)的輸出功率。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足而提供一種用于風(fēng)力提水機(jī)的帶格尼襟翼的葉片及風(fēng)輪，本發(fā)明能夠有效提高葉片的風(fēng)能利用率，增加風(fēng)力提水機(jī)風(fēng)輪的輸出功率，克服現(xiàn)有傳統(tǒng)葉片的不足。根據(jù)本發(fā)明提出的一種用于風(fēng)力提水機(jī)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(shè)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(gè)截面設(shè)置安裝角，各截面之間光滑過渡；所述葉片本體的每個(gè)截面的弦長與安裝角的參數(shù)如表1所示。表1截面序號(hào)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本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理是：一方面，本發(fā)明通過在葉片本體的尾緣處設(shè)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(huán)量，進(jìn)而增大了翼型的升力；另一方面，本發(fā)明通過在葉片本體的尾緣處設(shè)置格尼襟翼之后，在格尼襟翼后方產(chǎn)生了一個(gè)交替脫落的卡門渦街，該交替脫落的渦街對(duì)翼型上表面氣流具有誘導(dǎo)作用，流經(jīng)吸力面的空氣在經(jīng)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(dòng)的能量，使其更易抵抗逆壓梯度，減小翼型上表面分離區(qū)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(shù)，增加了翼型的升阻比，增大了風(fēng)輪的輸出功率。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點(diǎn)在于：一是本發(fā)明提出的帶格尼襟翼的葉片及風(fēng)輪在不減少葉片和不影響風(fēng)力提水機(jī)起動(dòng)風(fēng)速的前提下，提高了葉片的風(fēng)能利用率，增加了風(fēng)力提水機(jī)風(fēng)輪輸出功率，在風(fēng)速4-10m/s的范圍內(nèi)，風(fēng)輪的輸出功率比傳統(tǒng)風(fēng)力提水機(jī)風(fēng)輪平均增大了2.71％，最大增加3.17％。二是本發(fā)明帶格尼襟翼的葉片及風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與現(xiàn)有技術(shù)完全不同，詳見如下表3；本發(fā)明提出的帶格尼襟翼的葉片及風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)簡單可靠，工藝制造方便，便于一體化設(shè)計(jì)，適合于規(guī)?；a(chǎn)。表3附圖說明圖1為本發(fā)明提出的一種用于風(fēng)力提水機(jī)的帶格尼襟翼的葉片的三維立體示意圖。圖2為本發(fā)明提出的帶格尼襟翼的葉片的主視示意圖。圖3為本發(fā)明提出的帶格尼襟翼的葉片的風(fēng)輪三維立體示意圖。圖4為本發(fā)明提出的葉尖攻角為9°時(shí)，本發(fā)明提出的風(fēng)輪的來流風(fēng)速與輸出功率增長率的關(guān)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為本發(fā)明提出的一種用于風(fēng)力提水機(jī)的帶格尼襟翼的葉片的風(fēng)輪在額定風(fēng)速8m/s條件下的葉尖攻角與輸出功率增長率的關(guān)系示意圖。圖1和圖3中的編號(hào)說明：格尼襟翼(1)、葉片本體(2)、外圈輪圈(3)、內(nèi)圈輪圈(4)、輪圈固定桿(5)、輪轂(6)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明提出一種用于風(fēng)力提水機(jī)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(shè)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(gè)截面設(shè)置安裝角，各截面之間光滑過渡；所述葉片本體(2)的每個(gè)截面的弦長與安裝角的參數(shù)如表1所示。表1截面序號(hào)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本發(fā)明提出的一種用于風(fēng)力提水機(jī)的帶格尼襟翼的葉片的進(jìn)一步的優(yōu)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(gè)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(gè)截面處格尼襟翼(1)的高度參數(shù)如表2所示。表2截面序號(hào)襟翼高度(mm)10013.9010024.5110035.1110045.7210056.3310066.9310077.5410088.1510098.7510109.36實(shí)施例1。下面以本發(fā)明提出的一種用于風(fēng)力提水機(jī)的帶格尼襟翼的葉片制造風(fēng)輪為例，進(jìn)一步公開本發(fā)明的具體應(yīng)用方案。結(jié)合圖3，一種用于風(fēng)力提水機(jī)的帶格尼襟翼的葉片的風(fēng)輪，包括在尾緣處設(shè)有格尼襟翼(1)的葉片本體(2)、外圈輪圈(3)、內(nèi)圈輪圈(4)、輪圈固定桿(5)以及輪轂(6)，所述在尾緣處設(shè)有格尼襟翼(1)的葉片本體(2)的數(shù)量為12個(gè)、均分設(shè)置在內(nèi)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(nèi)圈輪圈(4)和外圈輪圈(3)連接。本發(fā)明的具體應(yīng)用效果是：在4-12m/s風(fēng)速范圍內(nèi)，將本發(fā)明提供的風(fēng)輪與現(xiàn)有技術(shù)的未改裝的風(fēng)輪作對(duì)比，測試其輸出功率。測試方法利用負(fù)載不變，改變來流風(fēng)速的試驗(yàn)法測量風(fēng)輪輸出功率的變化，其結(jié)果如圖4和圖5所示。其中：由圖4可知，在4-12m/s風(fēng)速范圍內(nèi)，葉尖攻角為9°時(shí)與未改裝的風(fēng)輪相比，本發(fā)明提供的風(fēng)輪的輸出功率均有不同程度的增大，最高增長率為2.81％；由圖5可知，在額定風(fēng)速8m/s時(shí)，在各個(gè)葉尖攻角下本發(fā)明提供的風(fēng)輪的輸出功率均得到提升，最高增長率為3.17％。從實(shí)施例1可以看出，本發(fā)明提出的一種用于風(fēng)力提水機(jī)的帶格尼襟翼的葉片及風(fēng)輪，在不影響起動(dòng)風(fēng)速的情況下，有效地提高了葉片的風(fēng)能利用率，增加了風(fēng)力提水機(jī)風(fēng)輪的輸出功率。本發(fā)明的具體實(shí)施方式中凡未涉到的說明屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)，可參考公知技術(shù)加以實(shí)施。本發(fā)明經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，取得了滿意的試用效果。以上具體實(shí)施方式及實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明提出的一種用于風(fēng)力提水機(jī)的帶格尼襟翼的葉片及風(fēng)輪技術(shù)思想的具體支持，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在本技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何等同變化或等效的改動(dòng)，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3