一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件的制作方法

1.本实用新型属于叶片增功技术领域，具体涉及一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件。


背景技术：

2.风力机叶片是风电机组用于捕获风能的部件，在叶片的设计过程中，需综合考虑气动性能、结构安全性和对环境的影响等。早期风电机组叶片在设计时大多采用锐尾缘以保证气动噪声影响较小。近年来随着风电技术的发展，越来越多的长柔叶片开始考虑采用钝尾缘设计来实现降低叶片前缘粗糙度敏感性、提质增效的目的，但对于早期已投运的风电机组叶片，仍然受到前缘脏污、腐蚀等因素导致的叶片气动性能下降和气流提前分离的困扰。主要原因为：在役风电机组经过长时间运行，其前缘受昆虫尸体、表面点蚀、风沙侵蚀、灰尘脏污等影响，导致气流流经叶片表面时，提前发生转捩和气流分离，随着气流继续沿叶片弦长方向流动，因提前转捩导致附着力下降，极易在后缘发展涡流，进而影响前缘附近气流流动状态，发生动态失速现象。
3.对于上述问题，行业越来越多的采用在叶片外表面安装气动增功减阻附件的方式来提高叶片捕获风能能力或者降低前缘粗糙敏感性问题。常见的方式主要为格尼襟翼或尾缘燕尾翼，均为单一改善尾缘库塔条件，风能捕获能力还是比较弱。
4.因此对翼型和叶片的气动优化设计和增功装置依然是当前阶段对在役风电机组提质增效的研究热点之一。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，解决了现有气动增功减阻附件作用单一的问题。
6.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
7.一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，包括连接件和扰流板，连接件用于增厚叶片尾缘和增加截面弦长；
8.连接件包裹在叶片尾缘，扰流板连接在连接件的尾端的下表面；
9.连接件与叶片尾缘连接的一端由上凸缘和下凸缘构成，上凸缘和下凸缘之间形成用于包裹叶片尾缘的异型槽，上凸缘的内表面与叶片尾缘吸力面粘接，下凸缘的内表面与叶片尾缘压力面粘接；
10.粘结区域的外形与叶片尾缘对应的吸力面和压力面随型。
11.进一步，连接件与叶片尾缘采用胶粘接形式。
12.进一步，上凸缘和下凸缘的内表面为粘结区域，该粘结区域为粗糙表面。
13.进一步，下凸缘的前缘至连接件粘接区域最小厚度处的长度为l1，上凸缘的前缘至连接件粘接区域最小厚度处的长度为l2；
14.30mm《l1《0.1*c，30mm《l2《0.1*c；
15.其中，c表示对应粘接位置叶片本体截面弦长。
16.进一步，连接件粘接区域的最小厚度为ld，粘接区域原叶片的尾缘最边缘厚度为d，ld》d+3mm。
17.进一步，连接件的尾缘厚度为td，td满足：d《td《l，l为连接件尾缘到连接件粘接区域最小厚度处的长度，d为粘接区域原叶片的尾缘厚度。
18.进一步，扰流板的高度为fh，0mm≤fh≤50mm。
19.进一步，扰流板的厚度为fd，1mm《fd《3mm。
20.进一步，扰流板与连接件尾缘的夹角为θ，90
°
≤θ≤180
°
。
21.进一步，连接件的展向长度ll满足200mm≤ll≤500mm。
22.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
23.本实用新型提供了一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，为一种涵盖叶片尾缘增厚、弦长延伸和扰流的气动增功附件，包括连接件和扰流板，连接件延伸叶片截面弦长，可以增加叶片捕获风能面积实现机组发电量提升的目标；连接件增厚尾缘，既可以改善尾缘脱落涡和库塔条件对气流的影响、也可以降低叶片对前缘粗糙度的敏感性；增加的扰流板可以增加翼型上下表面压差和改善涡流，共同实现叶片增功提效的目的。
24.进一步，扰流板与连接件尾缘的夹角为θ，θ满足90
°
≤θ≤180
°
，增加压力面与吸力面的压差和改变库塔条件。
25.进一步，为保证安装的安全高效，附件展向长度ll应满足200mm≤ll≤500mm，超过500mm后，最大升阻比对应的攻角变小，影响原叶片的整体气动性能。
附图说明
26.图1为尾缘增功气动附件的三维结构示意图；
27.图2为图1的正视图。
28.其中，1、连接件；2、扰流板；11、上凸缘；12、下凸缘。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅为本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。
30.本实用新型附图及实施例描述和示出的组件可以以各种不同的配置来布置和设计，因此，以下附图中提供的本实用新型实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而仅仅是表示本实用新型选定的一种实施例。基于本实用新型的附图及实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。
31.需要说明的是：术语“包含”、“包括”或者其他任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，使得包括一系列要素的过程、元素、方法、物品或者设备不仅仅只包括那些要素，还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括该其过程、元素、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，术语“水平”“竖直”是基于附图所示装置或部件的方位和位置关系，仅是为了更
好的描述本实用新型，而不是要求所示的装置、部件或设备必须具有该特定方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
32.以下结合实施例对本实用新型的特征和性能进一步详细说明。
33.如图1所示，本实用新型公开了一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，包括连接件1和扰流板2，连接件1能够实现叶片尾缘增厚和截面弦长增加。连接件1粘结在叶片尾缘，粘结区域的外形与叶片尾缘对应的吸力面和压力面随型。
34.连接件1与叶片尾缘连接的一端由上凸缘11和下凸缘12构成，上凸缘11和下凸缘12之间形成用于包裹叶片尾缘的异型槽，上凸缘11的内表面与叶片尾缘吸力面粘接，下凸缘12的内表面与叶片尾缘压力面粘接。
35.如图2所示，a所指位置为本附件与叶片本体连接区域，l2长度对应为叶片尾缘吸力面(ss面)；l1对应为叶片尾缘压力面(ps面)，连接方式为采用单组分催化结构胶或多组分快速结构胶粘接形式。
36.安装时需对粘接区域a进行表面粗糙度打磨，提高粘接可靠性。
37.如图2所示，l1为下凸缘12的前缘至连接件1粘接区域最小厚度处的长度，l2为上凸缘11的前缘至连接件1粘接区域最小厚度处的长度。
38.30mm《l1《0.1*c，c表示对应粘接位置叶片本体截面弦长，起始长度最小不低于30mm是为了保证粘接的牢固可靠和安全性，同样的30mm《l2《0.1*c；
39.更优地，附件的压力面侧与外界气流接触且靠近前缘表面的b区域可适当进行粗糙处理，实现影响尾缘脱落涡对上表面气流分离的影响；
40.ld表示连接件1粘接区域的最小厚度，d表示粘接区域原叶片的尾缘厚度，为避免空胶、无胶等问题，需保证ld》d+3mm。
41.连接件1的尾缘厚度为td，td应满足：d《td《l，l为连接件1尾缘到连接件1粘接区域最小厚度处的长度。
42.扰流板2设置在连接件的尾端的下表面，其高度fh、厚度fd以及与连接件1的夹角都为可选设计；如图2所示，对于扰流板2，0mm≤fh≤50mm，1mm《fd《3mm，θ满足90
°
≤θ≤180
°
，增加下表面即压力面与上表面(吸力面)的压差和改变库塔条件。
43.如图1所示，为保证安装的安全高效，附件展向长度ll应满足200mm≤ll≤500mm，超过500mm后，最大升阻比对应的攻角变小，影响原叶片的整体气动性能。
44.附件材料可选择2～3层双轴玻纤布和环氧树脂等叶片同源材料进行生产，也可以选择高强塑料生产制作，选择高强塑料时应进行耐候性试验，以保证其强度可以满足20年寿命要求。
45.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，其特征在于，包括连接件(1)和扰流板(2)，连接件(1)用于增厚叶片尾缘和增加截面弦长；连接件(1)包裹在叶片尾缘，扰流板(2)连接在连接件(1)的尾端的下表面；连接件(1)与叶片尾缘连接的一端由上凸缘(11)和下凸缘(12)构成，上凸缘(11)和下凸缘(12)之间形成用于包裹叶片尾缘的异型槽，上凸缘(11)的内表面与叶片尾缘吸力面粘接，下凸缘(12)的内表面与叶片尾缘压力面粘接；粘结区域的外形与叶片尾缘对应的吸力面和压力面随型。2.根据权利要求1所述的一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，其特征在于，连接件(1)与叶片尾缘采用胶粘接形式。3.根据权利要求1所述的一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，其特征在于，上凸缘(11)和下凸缘(12)的内表面为粘结区域，该粘结区域为粗糙表面。4.根据权利要求1所述的一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，其特征在于，下凸缘(12)的前缘至连接件(1)粘接区域最小厚度处的长度为l1，上凸缘(11)的前缘至连接件(1)粘接区域最小厚度处的长度为l2；30mm<l1<0.1*c，30mm<l2<0.1*c；其中，c表示对应粘接位置叶片本体截面弦长。5.根据权利要求1所述的一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，其特征在于，连接件(1)粘接区域的最小厚度为ld，粘接区域原叶片的尾缘最边缘厚度为d，ld>d+3mm。6.根据权利要求1所述的一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，其特征在于，连接件(1)的尾缘厚度为td，td满足：d<td<l，l为连接件(1)尾缘到连接件(1)粘接区域最小厚度处的长度，d为粘接区域原叶片的尾缘厚度。7.根据权利要求1所述的一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，其特征在于，扰流板(2)的高度为fh，0mm≤fh≤50mm。8.根据权利要求1所述的一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，其特征在于，扰流板(2)的厚度为fd，1mm<fd<3mm。9.根据权利要求1所述的一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，其特征在于，扰流板(2)与连接件(1)尾缘的夹角为θ，90
°
≤θ≤180
°
。10.根据权利要求1所述的一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，其特征在于，连接件(1)的展向长度ll满足200mm≤ll≤500mm。

技术总结
本实用新型属于叶片增功技术领域，涉及一种用于叶片增功的尾缘增厚气动附件，包括连接件和扰流板；连接件包裹在叶片尾缘，扰流板连接在连接件的尾端的下表面；连接件与叶片尾缘连接的一端由上凸缘和下凸缘构成，上凸缘和下凸缘之间形成用于包裹叶片尾缘的异型槽，上凸缘的内表面与叶片尾缘吸力面粘接，下凸缘的内表面与叶片尾缘压力面粘接。连接件延伸叶片截面弦长，可以增加叶片捕获风能面积实现机组发电量提升的目标；连接件增厚尾缘，既可以改善尾缘脱落涡和库塔条件对气流的影响、也可以降低叶片对前缘粗糙度的敏感性；增加的扰流板可以增加翼型上下表面压差和改善涡流，共同实现叶片增功提效的目的。叶片增功提效的目的。叶片增功提效的目的。


技术研发人员：陈浩 张林伟 虞小兵 黄月 彭阁 谭黎军 黄莹 陈普运 蔡安民 林伟荣 李力森 李媛 许扬 金强 郑茹心 邬烔 王传玺 赵晨曦
受保护的技术使用者：华能湖北新能源有限责任公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/6/20