專利名稱：充氣式自適應(yīng)可變形葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充氣式自適應(yīng)可變形葉片，特別適用于垂直軸風(fēng)力機(jī)。
背景技術(shù)：
葉片是葉輪機(jī)械的關(guān)鍵部件，葉片的做功能力完全取決于葉片的形狀，傳統(tǒng)的葉片在工作過(guò)程中形狀是不變的。垂直軸風(fēng)力機(jī)的葉片具有一個(gè)非常顯著的特征，就是它不需要像水平軸風(fēng)力機(jī)葉片那樣，承受非常大的展向力。因此，垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片強(qiáng)度要求很低。降低垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片的重量，具有非常大的益處，充氣式葉片極大地降低了容易被損壞的軸承負(fù)載，可以大大延長(zhǎng)軸承的壽命。垂直軸風(fēng)力機(jī)的葉片運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，如圖1，當(dāng)方向從左向右時(shí)，葉片處于B、C位置時(shí)，壓力面在旋轉(zhuǎn)圓的外側(cè)，當(dāng)葉片處于D、E位置時(shí)，壓力面在旋轉(zhuǎn)圓的內(nèi)側(cè)。眾所周知，對(duì)于機(jī)翼，在一定攻角下，不對(duì)稱翼型(壓力面較平緩的翼型)的做功能力大于對(duì)稱翼型的做功能力，但對(duì)于垂直軸風(fēng)力機(jī)，由于葉片的壓力面與吸力面是交替的變化的，常規(guī)的葉片通常選用對(duì)稱翼型(如果選用不對(duì)稱翼型，當(dāng)凸面程度較重的那一面變成壓力面時(shí)，做功性能將會(huì)變得很差)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述根本性的問(wèn)題而提供一種充氣式自適應(yīng)可變形葉片， 氣動(dòng)上具有自適應(yīng)變形能力，不但質(zhì)量輕，而且在葉片運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，隨葉片位置的變化，由于葉片表面上的壓力，導(dǎo)致壓力面上葉片的變形小，表面相對(duì)平緩，吸力面變形較大，相對(duì)較凸。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種充氣式自適應(yīng)可變形葉片，包括彈性的氣囊、固定于氣囊上端的上端板和固定于氣囊下端的下端板。其特征在于所述下端板上有充氣口連通氣囊的內(nèi)腔；所述彈性的氣囊在內(nèi)部壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，氣囊截面的形狀呈設(shè)定翼型使氣囊形成葉片，充氣后氣囊內(nèi)部壓力高于外部壓力，氣囊的彈性使得表面發(fā)生沿葉片中心線方向均勻變形；當(dāng)葉片被安置在流場(chǎng)中時(shí)，葉片壓力面外側(cè)的壓力比葉片吸力面較大，導(dǎo)致葉片壓力面變形較小，吸力面變形較大，氣動(dòng)上具有自適應(yīng)變形能力，有利于提高葉片的風(fēng)能吸收率。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)用性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的葉片為彈性氣囊，可充氣呈設(shè)定翼型，并適應(yīng)氣流壓力而相應(yīng)變形。這種葉片不但重量很輕，安裝方便，而且在氣動(dòng)上具有自適應(yīng)變形的能力，能夠較大幅度地提高做功能力。 這種葉片特別適用于垂直軸風(fēng)力機(jī)。


圖1是垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程示意圖；圖2是垂直軸風(fēng)力機(jī)及其橫截面示意圖； 圖3是充氣式葉片橫截面及其受到氣流的作用時(shí)的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合

如下 實(shí)施例一
參見(jiàn)圖2，本充氣式自適應(yīng)可變型葉片，包括彈性的氣囊( 和固定于氣囊( 上下端的上下板(即上端板1和下端板3)，下端板C3)上有充氣口連通氣囊的內(nèi)腔；所述彈性的氣囊( 在內(nèi)部充氣壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，氣囊(2)截面的形狀呈設(shè)定翼型使氣囊(2)形成葉片，充氣后氣囊(2)內(nèi)部壓力高于外部壓力，氣囊的彈性使得表面發(fā)生沿葉片中心線方向均勻變形；當(dāng)葉片處于流場(chǎng)之中，葉片壓力面外側(cè)的壓力比葉片吸力面大，導(dǎo)致葉片壓力面變形較小，吸力面變形較大，使得葉片在氣動(dòng)上具有自適應(yīng)變形能力，有利于提高葉片的做功能力。實(shí)施例二
本實(shí)驗(yàn)例與實(shí)驗(yàn)例一基本相同，特別之處如下
本充氣式自適應(yīng)可變形葉片的橫截面見(jiàn)圖3 (a)，弦長(zhǎng)a=0. 5m，氣囊(2 )選用具有一定彈性的材料制作，葉片展長(zhǎng)5m，上端和下端與平板(即上端板1和下端板3)固定密封鏈接， 下端板(3)上安裝出氣口(4)，氣囊(2)表皮在葉片的尾緣密封粘貼。假定該氣囊(2)設(shè)計(jì)成對(duì)稱翼型，當(dāng)氣囊(2)內(nèi)壓力為1. 1大氣壓時(shí)，充氣葉片的橫截面形狀為NACA0015。當(dāng)葉片被安置到流場(chǎng)中時(shí)，由于受到氣流的作用，如圖3(b) (c)，氣囊(2)的外表面受力不同， 而內(nèi)表面壓力相同，導(dǎo)致葉片橫截面周邊表面發(fā)生不均勻形變，壓力面由于處于高壓區(qū)，內(nèi)外壓差減小，將被一定程度地向內(nèi)壓縮，型面變得平緩；吸力面由于處于低壓區(qū)，內(nèi)外壓差增大，型面變得等凸一些，形成一種具有良好氣動(dòng)性能的自適應(yīng)變形狀葉片，當(dāng)風(fēng)向不同時(shí)，葉片的壓力面與吸力面將自動(dòng)變化。
權(quán)利要求
1. 一種充氣式自適應(yīng)可變形葉片，包括彈性的氣囊(2)、固定于氣囊上端的上端板(1) 和固定于氣囊下端的下端板(3)；其特征在于所述下端板(3)上有充氣口(4)連通氣囊(2) 的內(nèi)腔；所述彈性的氣囊( 在內(nèi)部充氣壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，氣囊(2)截面的形狀呈設(shè)定翼型使氣囊(2)形成葉片，充氣后氣囊(2)內(nèi)部壓力高于外部壓力，氣囊的彈性使得表面發(fā)生沿葉片中心線方向均勻變形；當(dāng)葉片處于流場(chǎng)之中，葉片壓力面外側(cè)的壓力比葉片吸力面大，導(dǎo)致葉片壓力面變形較小，吸力面變形較大，使得葉片在氣動(dòng)上具有自適應(yīng)變形能力， 有利于提高葉片的做功能力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種充氣式自適應(yīng)可變形葉片。它包括彈性的氣囊和固定于氣囊上下端的上下板，下端板上有充氣口連通氣囊的內(nèi)腔；所述彈性的氣囊在內(nèi)部充氣壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，氣囊截面的形狀呈設(shè)定翼型使氣囊形成葉片，充氣后氣囊內(nèi)部壓力高于外部壓力，氣囊的彈性使得表面發(fā)生沿葉片中心線方向均勻變形；當(dāng)葉片處于流場(chǎng)之中，葉片壓力面外側(cè)的壓力比葉片吸力面大，導(dǎo)致葉片壓力面變形較小，吸力面變形較大，使得葉片在氣動(dòng)上具有自適應(yīng)變形能力，有利于提高葉片的做功能力。這種葉片不但重量很輕，安裝方便，而且在氣動(dòng)上具有自適應(yīng)變形的能力，能夠較大幅度地提高做功能力。這種葉片特別適用于垂直軸風(fēng)力機(jī)。
文檔編號(hào)F03D3/06GK102506009SQ20111036926
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者黃典貴 申請(qǐng)人:上海大學(xué)