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CN201751570U - 一种高效的1.5mw风电叶片空气动力外型 - Google Patents

一种高效的1.5mw风电叶片空气动力外型 Download PDF

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CN201751570U
CN201751570U CN2009200152719U CN200920015271U CN201751570U CN 201751570 U CN201751570 U CN 201751570U CN 2009200152719 U CN2009200152719 U CN 2009200152719U CN 200920015271 U CN200920015271 U CN 200920015271U CN 201751570 U CN201751570 U CN 201751570U
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wind
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陈坤
戴峥峥
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SHENYANG WIND POWER EQUIPMENT DEVELOPMENT Co Ltd
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SHENYANG WIND POWER EQUIPMENT DEVELOPMENT Co Ltd
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Abstract

一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L＝37.5m，叶片对应的风轮半径R＝38.5m，在风轮相对半径r/R为13.5～97.6％，位置处叶片剖面空气动力外型为：使用相对厚度为50～15％的修型翼型；剖面宽度为2700～900mm；相对叶尖剖面弦线的扭角为23～0.2°；设计点的升力系数为1.39～0.80；设计雷诺数为1.0×106～6.5×106。本实用新型使该1.5MW叶片在叶尖速比6.5～11.0范围内三叶片风轮的风能利用系数均超过0.45，并在叶尖速比8.5时达到最大0.49，额定风速为10.6m/s。从而大幅度提高风能力利用率，提高风电发电机的发电效率。

Description

一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电机组部件，特别是用于对风轮空气动力性能有影响的叶片外型。
背景技术
大型水平轴风力发电机组是目前风能利用的主要形式，风轮叶片空气动力外型是风力发电机组系统对风能吸收效率最关键和最决定性的因素。一般的，确定叶片空气动力外型，首先是选择一组用于叶片空气动力外型设计的翼型，其相对厚度从12％～50％不等，然后确定叶片宽度(弦长)、扭角和相对厚度分布，得到叶片的空气动力外型。
目前主流叶片的空气动力外型设计均与结构设计协调，提供一种综合的设计原则：在保证叶片安全为第一任务的情况下，尽可能提升叶片空气动力性能。对于最优空气动力性能来说，选择阻力系数较小的薄翼型是较好的选择，而出于结构强度安全考虑，则希望采用相对厚度较大的翼型。最后主流叶片通过空气动力性能向结构安全妥协的结果是：叶片根部是圆柱段；在靠近叶片根部附近布置相对厚度30％～40％的大厚度翼型；在叶片中段布置相对厚度18％～27％的中厚度翼型；在叶片尖部，则布置相对厚度12％～15％的薄翼型。
在按照上述原则布置好选择的翼型族后，对于影响风轮性能的叶片空气动力外型的优化则有不同的方法，比如通过经验公式给出叶片弦长和扭角分布；针对翼型最大升阻比进行优化得到叶片空气动力外型等等。
发明内容
本实用新型的目的，是提供一种1.5MW风电叶片空气动力外型，可大幅度提高风能利用率。
采用的技术方案是：
一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L＝37.5m，叶片对应的风轮半径R＝38.5m，其技术要点是
在风轮相对半径r/R为13.5～97.6％位置处叶片剖面空气动力外型为：
1、使用相对厚度为50～15％的修型翼型；
2、剖面宽度(弦长)为2700～900mm；
3、相对叶尖剖面弦线的扭角为23～0.2°；
4、设计点的升力系数为1.39～0.80；
5、设计雷诺数为1.0×106～6.5×106。
本实用新型使该1.5MW叶片在叶尖速比6.5～11.0范围内三叶片风轮的风能利用系数均超过0.45，并在叶尖速比8.5时达到最大0.49，额定风速为10.6m/s。从而大幅度提高风能力利用率，提高风电发电机的发电效率。
附图说明
图1是风轮、叶片和叶素示意图。
图2是作用在素叶上的风速角度关系及空气动力力量。
图3是年平均风速8.5m/s时瑞利分布的风速及其单位面积风能分布。
图4是叶片剖面弦长在风轮径向上的分布。
图5给出叶片剖面扭角在风轮径向上的分布。
图6给出叶片剖面相对厚度在风轮径向上的分布。
图7给出桨距角0°时三叶片风轮风能利用系数曲线。
具体实施方式
实施例一
一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L为37.5m，风轮半径为38.5m。
在风轮相对半径r/R＝13.5％位置处叶片剖面空气动力外型如下：
1、使用相对厚度约50％的修型翼型；
2、剖面宽度(弦长)约2700mm；
3、相对叶尖剖面弦线的扭角大约为23°；
4、设计点的升力系数约为1.39；
5、设计雷诺数在1.0×106～5.0×106之间。
实施例二
一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L为37.5m，风轮半径为38.5m。
在风轮相对半径r/R＝22.7％位置处叶片剖面空气动力外型如下：
1、使用相对厚度约34.3％的翼型；
2、剖面宽度(弦长)约3000mm；
3、相对叶尖剖面弦线的扭角大约为11°；
4、设计点的升力系数约为1.37
5、设计雷诺数在1.8×106～6.0×106之间。
实施例三
一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L为37.5m，风轮半径为38.5m。
在风轮相对半径r/R＝32.2％位置处叶片剖面空气动力外型如下：
1、使用相对厚度约30％的修型翼型；
2、剖面宽度(弦长)约2600mm；
3、相对叶尖剖面弦线的扭角大约为7°；
4、设计点的升力系数约为1.19；
5、设计雷诺数在2.2×106～6.0×106之间。
实施例四
一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L为37.5m，风轮半径为38.5m。
在风轮相对半径r/R＝41.5％位置处叶片剖面空气动力外型如下：
1、使用相对厚度约27％的翼型；
2、剖面宽度(弦长)约2250mm；
3、相对叶尖剖面弦线的扭角大约为4.6°；
4、设计点的升力系数约为1.06；
5、设计雷诺数在2.5×106～6.0×106之间。
实施例五
一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L为37.5m，风轮半径为38.5m。
在风轮相对半径r/R＝51％位置处叶片剖面空气动力外型如下：
1、使用相对厚度约24％的翼型；
2、剖面宽度(弦长)约2000mm；
3、相对叶尖剖面弦线的扭角大约为3.3°；
4、设计点的升力系数约为0.98
5、设计雷诺数在2.7×106～6.0×106之间。
实施例六
一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L为37.5m，风轮半径为38.5m。
在风轮相对半径r/R＝60％位置处叶片剖面空气动力外型如下：
1、使用相对厚度约21％的翼型；
2、剖面宽度(弦长)约1800mm；
3、相对叶尖剖面弦线的扭角大约为2.5°；
4、设计点的升力系数约为0.91
5、设计雷诺数在2.9×106～6.2×106之间。
实施例七
8、一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L为37.5m，风轮半径为38.5m。
在风轮相对半径r/R＝70％位置处叶片剖面空气动力外型如下：
1、使用相对厚度约16％的修型翼型；
2、剖面宽度(弦长)约1700mm；
3、相对叶尖剖面弦线的扭角大约为2.2°；
4、设计升力系数约为0.84
5、设计雷诺数在3.1×106～6.5×106之间。
实施例八
一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L为37.5m，风轮半径为38.5m。
在风轮相对半径r/R＝79％位置处叶片剖面空气动力外型如下：
1、使用相对厚度约15％的翼型；
2、剖面宽度(弦长)约1570mm；
3、相对叶尖剖面弦线的扭角大约为2.0°；
4、设计点的升力系数约为0.80
5、设计雷诺数在3.2×106～6.5×106之间。
实施例九
一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L为37.5m，风轮半径为38.5m。
在风轮相对半径r/R＝88％位置处叶片剖面空气动力外型如下：
1、使用相对厚度约15％的翼型；
2、剖面宽度(弦长)约1410mm；
3、相对叶尖剖面弦线的扭角大约为1.3°；
4、设计点的升力系数约为0.80
5、设计雷诺数在3.2×106～6.5×106之间。
实施例十
一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L为37.5m，风轮半径为38.5m。
在风轮相对半径r/R＝97.6％位置处叶片剖面空气动力外型如下：
1、使用相对厚度约15％的翼型；
2、剖面宽度(弦长)约900mm；
3、相对叶尖剖面弦线的扭角大约为0.2°；
4、设计点的升力系数约为0.80
5、设计雷诺数在2.2×106～4.5×106之间。
本实用新型采用了一种变速变距型叶片空气动力外型设计方法。根据空气动力外型设计与结构设计协调的设计原则，在选择翼型族时，为了补偿大厚度翼型阻力系数对风轮性能的影响，叶片根部附近大厚度翼型及叶片中段布置的中厚度翼型选择具有高升力系数的WORTMANN FX 77W翼型族；在叶片尖部选择NACA 634翼型族。
动量叶素理论主要通过动量理论和经典翼型理论以及一些必要合理的假设，通过迭代方法求得轴向诱导因子a和周向诱导因子b，得到叶素(小的叶片段，如图1)位置的诱导速度。进一步得到作用在叶素上的气流速度关系、入流角和迎角等角度关系，求得作用在叶素上的空气动力(升力L、阻力D)对风轮转矩力及推力的贡献分量dFn和dFt(图2)。对三叶片的叶素分量求和可以计算出风轮的转矩M和主轴功率P，并计算风轮风能利用系数CP：
Cn＝Clcosφ+Cdsinφ                    (1)
Ct＝Clsinφ-Cdcosφ                    (2)
dF n = 1 2 ρc V 0 2 C n dr - - - ( 3 )
dF t = 1 2 ρc V 0 2 C t dr - - - ( 4 )
M = ∫ r = 0 R 1 2 Bρc V 0 2 C t rdr - - - ( 5 )
P＝MΩ                                 (6)
C P = P 1 2 ρA V 1 3 - - - ( 7 )
在选择叶片所使用的翼型族后，基于动量叶素理论建立空气动力模型，以叶片弦长、扭角和相对厚度为变量，三叶片风轮风能利用系数为目标函数，通过优化设计的方法得到叶片的空气动力外型。目前在国际国内主流的风电机组空气动力性能计算、载荷计算、设计评估、型式认证等所采用的软件，其空气动力计算模块主要还是基于工程算法的动量叶素理论开发的，包括Bladed软件(Bladed软件是英国Garrad Hassen公司的商业软件，在风电行业有广泛的应用)。在这种背景下，本实用新型有其工程背景的可靠性，比通常的通过经验公式给出叶片弦长和扭角分布或者针对翼型最大升阻比进行优化等方法得到的叶片空气动力外型更有其优越性。
本实用新型的设计方法关注焦点在于风力发电机组的年发电量。年发电量除了机组本身参数设计好坏有关外，还密切与机组运行的当地的平均风速分布概率密度有关。以瑞利(Rayeigh)分布为例(公式8)，低于和等于年平均风速的概率达到80.36％，因此风力发电机组通常是运行在低风速区。
P R ( V ) = 1 - exp [ - π ( V 2 V ave ) 2 ] - - - ( 8 )
表1和图3表示的是年平均风速8.5m/s时瑞利分布的风速及其风能分布，由表1和图3可知，高概率(大于0.03)风速范围在3～11.5m/s之间；而高风能(大于150kWh/m2)风速范围在9～19m/s之间。对于变速变距风电机组，在主要低风速区(5～8m/s)一般以最优叶尖速比运行，有最大风能利用系数；在3～5m/s风速范围，在最优叶尖速比附近运行，风能利用系数较高，而且一年内单位面积的风能较小；在高于额定风速后，机组变桨抑止功率输出，以额定状态运行，没有优化的余地。因此叶片空气动力外型设计关注的风速区域是有高风能的8m/s到额定风速之间的范围。因此本实用新型设计时满足年发电量最大化的方式是：
(1)降低额定风速，使机组尽快达到额定状态，让机组以更多时间以最大发电方式运行；
(2)选择最优叶尖速比，使有高风能的8m/s到额定风速之间的风速范围在高风能利用系数区域，提高该风速范围的发电量；
(3)提高最大风能利用系数，提高最多运行时间的低风速区发电量。
在较好确定叶片最优叶尖速比后，降低额定风速与提高最大风能利用系数的目标往往是一致的。对于本实用新型涉及的风轮半径R＝38.5m，额定转速是17.4rpm，额定转速时叶尖线速度为70.15m/s。对于额定1500kW发电功率，考虑到系统效率，假设需要主轴功率PM为1600kW，对于空气密度ρ＝1.225kg/m3，A＝πR2＝4656.63m2，由公式(9)可得额定风速11m/s时需要0.421的风能利用系数，额定风速10.5m/s时需要的风能利用系数为0.485。
P M = 1 2 ρ V 3 A C P - - - ( 9 )
根据目前叶片气动外型设计能力初步判断额定风速在10.5m/s～11m/s之间，一般叶片运行的最优叶尖速比对应的最大风速比额定风速小，因为如果额定风速处的风能利用系数最大，则此时的叶尖速比通常小于7，设计出来叶片会很宽，三叶片风轮实度偏大，叶片使用的材料更多，叶片成本上升，并相应带来结构设计问题。
综合考虑，平衡各种因素后确定的设计点为：最优叶尖速比为8.25，对应风速8.5m/s。
根据空气动力外型设计与结构设计协调的设计原则，在选择翼型族时，为了补偿大厚度翼型阻力系数对风轮性能的影响，叶片根部附近大厚度翼型及叶片中段布置的中厚度翼型选择具有高升力系数的WORTMANN FX 77W翼型族；在叶片尖部选择NACA 634翼型族。建立空气动力模型后，在设计点(风速8.5m/s，最优叶尖速比8.25)以风能利用系数最大为目标函数进行叶片空气动力外型优化设计，最后得到的本实用新型如权利要求书所述。图4给出叶片剖面弦长在风轮径向上的分布。图5给出叶片剖面扭角在风轮径向上的分布。图6给出叶片剖面相对厚度在风轮径向上的分布。
图7给出桨距角0°时三叶片风轮风能利用系数曲线。最大风能利用系数超过0.49，发生在设计叶尖速比8.25，在6.5～11较宽的叶尖速比范围，风能利用系数都超过0.45，特别是11m/s风速对应的叶尖速比6.36附近风能利用系数也达到0.45，超过了前面计算得到的0.421，因此额定风速必然低于11m/s。此外，在对机组年发电量有较大影响的8.5m/s～10m/s风速区域，叶尖速比在7～8.25，正好也是风能利用系数很高的区域。因此，满足本实用新型对发电量关注的三个方式。
在假设风电机组与叶片配合较好的情况下，表2给出风电机组性能参数随风速的变化。通过表2中风速与对应机组功率以及表1风速中值与对应一年中的时间(h)，可以计算出采用本实用新型的风电机组在符合瑞利分布，轮毂高度年平均风速8.5m/s地区的年发电量约为6757154kWh。
表1年平均风速8.5m/s时瑞利分布的风速及其单位面积风能分布
  风速范围(m/s)   风速中值(m/s)   风速范围概率PR(-)   一年(8760h)内该风速范围的时间(h)   一年内该风速范围单位面积的风能E(kWh/m2)
  0.25～0.75   0.5   0.0054169   47.452   0.004
  0.75～1.25   1.0   0.0107458   94.133   0.058
  1.25～1.75   1.5   0.0159012   139.295   0.288
  1.75～2.25   2.0   0.0208023   182.228   0.893
  2.25～2.75   2.5   0.0253749   222.284   2.127
  2.75～3.25   3.0   0.0295535   258.888   4.281
  3.25～3.75   3.5   0.0332827   291.556   7.657
  3.75～4.25   4.0   0.0365187   319.904   12.540
  4.25～4.75   4.5   0.0392294   343.650   19.180
  4.75～5.25   5.0   0.0413957   362.626   27.764
  5.25～5.75   5.5   0.0430104   376.771   38.395
  5.75～6.25   6.0   0.0440786   386.129   51.085
  6.25～6.75   6.5   0.0446167   390.842   65.743
  6.75～7.25   7.0   0.0446508   391.141   82.174
  7.25～7.75   7.5   0.0442162   387.334   100.086
  7.75～8.25   8.0   0.0433549   379.789   119.102
  8.25～8.75   8.5   0.0421149   368.927   138.772
  8.75～9.25   9.0   0.0405480   355.201   158.602
  9.25～9.75   9.5   0.0387080   339.082   178.066
  9.75～10.25   10.0   0.0366495   321.050   196.643
  10.25～10.75   10.5   0.0344262   301.573   213.829
  10.75～11.25   11.0   0.0320897   281.105   229.168
  11.25～11.75   11.5   0.0296881   260.067   242.262
  11.75～12.25   12.0   0.0272658   238.848   252.797
  12.25～12.75   12.5   0.0248623   217.794   260.544
  12.75～13.25   13.0   0.0225117   197.203   265.368
  13.25～13.75   13.5   0.0202429   177.328   267.230
  13.75～14.25   14.0   0.0180793   158.375   266.181
  14.25～14.75   14.5   0.0160391   140.502   262.358
  14.75～15.25   15.0   0.0141351   123.823   255.966
  15.25～15.75   15.5   0.0123759   108.413   247.276
  15.75～16.25   16.0   0.0107657   94.307   236.598
  16.25～16.75   16.5   0.0093052   81.513   224.278
  16.75～17.25   17.0   0.0079919   70.009   210.671
  17.25～17.75   17.5   0.0068208   59.750   196.137
  17.75～18.25   18.0   0.0057850   50.677   181.023
  18.25～18.75   18.5   0.0048763   42.717   165.660
  18.75～19.25   19.0   0.0040850   35.785   150.336
  19.25～19.75   19.5   0.0034012   29.795   135.316
  19.75～20.25   20.0   0.0028147   24.657   120.819
  20.25～20.75   20.5   0.0023152   20.281   107.020
  20.75～21.25   21.0   0.0018930   16.583   94.062
  21.25～21.75   21.5   0.0015385   13.477   82.037
  21.75～22.25   22.0   0.0012429   10.888   71.011
  22.25～22.75   22.5   0.0009981   8.744   61.003
  22.75～23.25   23.0   0.0007969   6.981   52.024
  23.25～23.75   23.5   0.0006324   5.540   44.036
  23.75～24.25   24.0   0.0004990   4.371   37.013
  24.25～24.75   24.5   0.0003914   3.428   30.881
  24.75～25.25   25.0   0.0003052   2.674   25.590
表2风电机组性能参数随风速的变化
  风速(m/s)   叶尖速比λ   主轴功率(kW)   发电机功率(kW)   桨距角(°)   风轮转速(rpm)   风轮推力(kN)   主轴扭矩(kNm)   发电机转速(rpm)   风能利用系数   推力系数
  3.5   11.2103   54.01   51.85   0.0000   9.7318   33.86   53.00   1006.74   0.4417   0.9692
  4.0   9.8489   86.28   82.83   0.0000   9.7714   41.19   84.32   1010.83   0.4727   0.9025
  4.5   8.7987   126.80   121.73   0.0000   9.8207   48.84   123.30   1015.93   0.4879   0.8456
  5.0   8.2335   174.96   170.04   0.0000   10.2109   57.94   163.62   1056.30   0.4907   0.8126
  5.5   8.2079   232.87   224.21   0.0000   11.1971   69.98   198.60   1158.31   0.4907   0.8111
  6.0   8.1997   302.33   290.21   0.0000   12.2028   83.24   236.59   1262.36   0.4907   0.8107
  6.5   8.1996   384.39   368.97   0.0000   13.2195   97.69   277.67   1367.53   0.4907   0.8107
  7.0   8.1971   480.09   460.42   0.0000   14.2321   113.28   322.12   1472.28   0.4907   0.8105
  7.5   8.1998   590.49   566.84   0.0000   15.2537   130.06   369.66   1577.97   0.4907   0.8107
  8.0   8.1837   716.63   683.87   0.0000   16.2386   147.81   421.42   1679.86   0.4907   0.8097
  8.5   8.1319   859.50   804.82   0.0000   17.1443   166.25   478.74   1773.55   0.4907   0.8068
  9.0   7.7286   1015.74   975.11   0.0000   17.2526   181.42   562.21   1784.75   0.4885   0.7853
  9.5   7.3402   1175.01   1127.99   0.0000   17.2958   193.97   648.75   1789.21   0.4805   0.7536
  10.0   6.9922   1349.55   1295.57   0.0000   17.3429   207.02   743.09   1794.09   0.4732   0.7258
  10.5   6.6774   1525.77   1464.74   0.0000   17.3902   217.38   837.83   1798.98   0.4621   0.6913
  10.6   6.6181   1562.9   1500.02   0.0000   17.4000   219.74   857.73   1800.00   0.4601   0.6857
  10.7   6.5563   1563.04   1500.02   1.1245   17.4000   209.19   857.81   1800.00   0.4473   0.6406
  10.8   6.4956   1563.17   1500.02   1.9418   17.4000   201.88   857.88   1800.00   0.4351   0.6068
  10.9   6.4360   1563.03   1500.02   2.4755   17.4000   196.24   857.81   1800.00   0.4232   0.5791
  11.0   6.3775   1562.78   1500.02   2.9377   17.4000   191.53   857.67   1800.00   0.4117   0.5550
  11.5   6.1002   1562.69   1500.02   4.8760   17.4000   174.39   857.62   1800.00   0.3602   0.4623
  12.0   5.8460   1562.66   1500.02   6.4220   17.4000   162.27   857.60   1800.00   0.3171   0.3951
  12.5   5.6122   1563.02   1500.02   7.7259   17.4000   152.93   857.80   1800.00   0.2806   0.3432
  13.0   5.3963   1562.62   1500.02   8.8876   17.4000   145.14   857.58   1800.00   0.2494   0.3011
  13.5   5.1964   1562.81   1500.02   9.9421   17.4000   138.56   857.69   1800.00   0.2227   0.2666
  14.0   5.0109   1563.29   1500.02   10.9357   17.4000   132.86   857.95   1800.00   0.1997   0.2377
  14.5   4.8381   1562.59   1500.02   11.8971   17.4000   127.73   857.56   1800.00   0.1797   0.2130
  15.0   4.6768   1562.60   1500.02   12.8129   17.4000   123.21   857.57   1800.00   0.1623   0.1920
  15.5   4.5259   1563.03   1500.02   13.5750   17.4000   118.58   857.81   1800.00   0.1472   0.1730
  16.0   4.3845   1562.52   1500.02   14.4022   17.4000   114.89   857.53   1800.00   0.1337   0.1573
  16.5   4.2516   1562.52   1500.02   15.2035   17.4000   111.56   857.52   1800.00   0.1220   0.1437
  17.0   4.1266   1562.49   1500.02   15.9894   17.4000   108.52   857.51   1800.00   0.1115   0.1317
  17.5   4.0087   1562.48   1500.02   16.7601   17.4000   105.73   857.51   1800.00   0.1022   0.1210
  18.0   3.8973   1562.73   1500.02   17.5159   17.4000   103.16   857.64   1800.00   0.0939   0.1116
  18.5   3.7920   1562.65   1500.02   18.2540   17.4000   100.76   857.59   1800.00   0.0865   0.1032
  19.0   3.6922   1562.65   1500.02   18.9793   17.4000   98.54   857.60   1800.00   0.0799   0.0957
  19.5   3.5975   1562.70   1500.02   19.6907   17.4000   96.46   857.63   1800.00   0.0739   0.0889
  20.0   3.5076   1562.69   1500.02   20.3862   17.4000   94.53   857.62   1800.00   0.0685   0.0829
  20.5   3.4220   1562.62   1500.02   21.0591   17.4000   92.73   857.58   1800.00   0.0636   0.0774
  21.0   3.3406   1562.56   1500.02   21.7158   17.4000   91.06   857.55   1800.00   0.0592   0.0724
  21.5   3.2629   1562.95   1500.02   22.3543   17.4000   89.48   857.76   1800.00   0.0551   0.0679
  22.0   3.1887   1562.85   1500.02   22.9734   17.4000   87.92   857.71   1800.00   0.0515   0.0637
  22.5   3.1179   1562.64   1500.02   23.5783   17.4000   86.45   857.59   1800.00   0.0481   0.0599
  23.0   3.0501   1562.99   1500.02   24.1708   17.4000   85.11   857.78   1800.00   0.0450   0.0564
  23.5   2.9852   1562.60   1500.02   24.7575   17.4000   83.82   857.57   1800.00   0.0422   0.0532
  24.0   2.9230   1562.82   1500.02   25.3336   17.4000   82.65   857.69   1800.00   0.0396   0.0503
  24.5   2.8633   1562.85   1500.02   25.9026   17.4000   81.54   857.70   1800.00   0.0373   0.0476
  25.0   2.8061   1562.51   1500.02   26.4633   17.4000   80.47   857.52   1800.00   0.0351   0.0451

Claims (11)

1.一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，叶片长L＝37.5m，叶片对应的风轮半径R＝38.5m，其特征在于：
在风轮相对半径r/R为13.5～97.6％，位置处叶片剖面空气动力外型为：
1)使用相对厚度为50～15％的修型翼型；
2)剖面宽度为2700～900mm；
3)相对叶尖剖面弦线的扭角为23～0.2°；
4)设计点的升力系数为1.39～0.80；
5)设计雷诺数为1.0×106～6.5×106
2.根据权利要求1所述的一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，其特征是在风轮相对半径r/R＝13.5％位置处叶片剖面空气动力外型为：
1)使用相对厚度约50％的修型翼型；
2)剖面宽度弦长约2700mm；
3)相对叶尖剖面弦线的扭角大约为23°；
4)设计点的升力系数约为1.39；
5)设计雷诺数在1.0×106～5.0×106之间。
3.根据权利要求1所述的一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，其特征是在风轮相对半径r/R＝22.7％位置处叶片剖面空气动力外型为：
1)使用相对厚度约34.3％的翼型；
2)剖面宽度约3000mm；
3)相对叶尖剖面弦线的扭角大约为11°；
4)设计点的升力系数约为1.37；
5)设计雷诺数在1.8×106～6.0×106之间。
4.根据权利要求1所述的一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，其特征是在风轮相对半径r/R＝32.2％位置处叶片剖面空气动力外型为：
1)使用相对厚度约30％的修型翼型；
2)剖面宽度约2600mm；
3)相对叶尖剖面弦线的扭角大约为7°；
4)设计点的升力系数约为1.19；
5)设计雷诺数在2.2×106～6.0×106之间。
5.根据权利要求1所述的一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，其特征是在风轮相对半径r/R＝41.5％位置处叶片剖面空气动力外型为：
1)使用相对厚度约27％的翼型；
2)剖面宽度约2250mm；
3)相对叶尖剖面弦线的扭角大约为4.6°；
4)设计点的升力系数约为1.06；
5)设计雷诺数在2.5×106～6.0×106之间。
6.根据权利要求1所述的一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，其特征是在风轮相对半径r/R＝51％位置处叶片剖面空气动力外型为：
1)使用相对厚度约24％的翼型；
2)剖面宽度约2000mm；
3)相对叶尖剖面弦线的扭角大约为3.3°；
4)设计点的升力系数约为0.98；
5)设计雷诺数在2.7×106～6.0×106之间。
7.根据权利要求1所述的一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，其特征是在风轮相对半径r/R＝60％位置处叶片剖面空气动力外型为：
1)使用相对厚度约21％的翼型；
2)剖面宽度约1800mm；
3)相对叶尖剖面弦线的扭角大约为2.5°；
4)设计点的升力系数约为0.91；
5)设计雷诺数在2.9×106～6.2×106之间。
8.根据权利要求1所述的一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，其特征是在风轮相对半径r/R＝70％位置处叶片剖面空气动力外型为：
1)使用相对厚度约16％的修型翼型；
2)剖面宽度约1700mm；
3)相对叶尖剖面弦线的扭角大约为2.2°；
4)设计升力系数约为0.84；
5)设计雷诺数在3.1×106～6.5×106之间。
9.根据权利要求1所述的一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，其特征是在风轮相对半径r/R＝79％位置处叶片剖面空气动力外型为：
1)使用相对厚度约15％的翼型；
2)剖面宽度约1570mm；
3)相对叶尖剖面弦线的扭角大约为2.0°；
4)设计点的升力系数约为0.80；
5)设计雷诺数在3.2×106～6.5×106之间。
10.根据权利要求1所述的一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，其特征是在风轮相对半径r/R＝88％位置处叶片剖面空气动力外型为：
1)使用相对厚度约15％的翼型；
2)剖面宽度约1410mm；
3)相对叶尖剖面弦线的扭角大约为1.3°；
4)设计点的升力系数约为0.80；
5)设计雷诺数在3.2×106～6.5×106之间。
11.根据权利要求1所述的一种高效的1.5MW风电叶片空气动力外型，其特征是在风轮相对半径r/R＝97.6％位置处叶片剖面空气动力外型为：
1)使用相对厚度约15％的翼型；
2)剖面宽度约900mm；
3)相对叶尖剖面弦线的扭角大约为0.2°；
4)设计点的升力系数约为0.80；
5)设计雷诺数在2.2×106～4.5×106之间。
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