1. 概述

由風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)基本理論可知，葉尖處葉素受力對(duì)整個(gè)風(fēng)力機(jī)性能影響較大(Ref[1])，葉尖的外形對(duì)葉片的氣動(dòng)性能和噪聲影響甚大。故葉片的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)中，葉尖的曲面造型就顯得很重要，本文主要描述的是葉尖曲面造型的方法。

2. 葉尖扭角

分布葉片氣動(dòng)布局的扭角分布如Figure 2.1所示，葉片整體扭角一般小于16°，在葉片葉尖處扭角變化較大，由負(fù)角度急轉(zhuǎn)為正角度。

3. 葉尖曲面造型的形式

葉片的葉尖的曲面造型有多種形式，如Figure 3.1~Figure 3.2所示，綜合考慮葉尖的曲面造型對(duì)氣動(dòng)性能和噪聲的影響，我公司選擇了Figure 3.3所示的葉尖曲面造型形式，葉尖處采用對(duì)稱翼型的設(shè)計(jì)概念，減少葉尖處翼型

吸力面和壓力面的壓力差，避免由于葉尖處速度差引起葉尖尾流渦，影響風(fēng)力機(jī)整體氣動(dòng)性能。

4. 葉尖對(duì)稱翼型的造型技術(shù)

控制截面翼型及前緣和尾緣樣條曲線

以距離葉尖大概0.5m的某一個(gè)翼型為參考翼型，參考翼型靠近葉尖方向需選取兩個(gè)控制截面翼型?？刂平孛嬉硇偷那熬壙刂泣c(diǎn)和尾緣控制點(diǎn)要通過(guò)樣條曲線保證，由兩端的樣條點(diǎn)確定對(duì)應(yīng)展向截面的弦長(zhǎng)。同時(shí)要保證樣條曲線的曲率是連續(xù)的，不應(yīng)有凹凸現(xiàn)象，兩條樣條曲線在葉尖的夾角應(yīng)該大于90°。葉尖的控制截面翼型不宜太少或太多，一般控制在5~6個(gè)曲面即可，越靠近葉尖翼型之間的展向距離越近。

修剪翼型修剪翼型的參考均使用非最葉尖區(qū)的最后一個(gè)翼型，且向葉尖方向逐個(gè)修剪。修剪翼型從P面開(kāi)始，弦線與軸線的夾角依次增大，修剪的點(diǎn)之間用曲線橋接，但要保證尾緣厚度。當(dāng)尾緣厚度較小時(shí)，修剪尾緣至適當(dāng)厚度。當(dāng)被修剪的翼型P面和S面關(guān)于修剪后翼型的弦長(zhǎng)對(duì)稱時(shí)，則表示翼型修剪完成。

葉尖曲面造型修剪好的翼型弦長(zhǎng)與直接放樣得到的翼型弦長(zhǎng)一般來(lái)說(shuō)是不一致的，需要確保修剪后的翼型弦長(zhǎng)大于放樣翼型的弦長(zhǎng)，然后將修剪后的翼型弦長(zhǎng)經(jīng)過(guò)縮放得到與放樣翼型的弦長(zhǎng)一致的翼型。將縮放后翼型的前緣點(diǎn)移至對(duì)應(yīng)展向位置的前緣樣條曲線的前緣控制點(diǎn)。如果出現(xiàn)修剪翼型的弦長(zhǎng)小于放樣翼型的弦長(zhǎng)，則需要減小修剪的區(qū)域。葉尖修剪翼型完成之后，此處控制截面翼型應(yīng)為對(duì)稱翼型，如Figure 4.3所示。最葉尖截面的翼型弦長(zhǎng)一般為20mm左右，該處翼型應(yīng)為對(duì)稱翼型的縮放，即仍然是對(duì)稱翼型，如Figure 4.3所示。

葉尖曲面造型整體要求

1. 葉尖在繪制時(shí)要保證葉片的外形，如果在修剪過(guò)程中扭角不滿足要求，則需要先滿足外形要求后再進(jìn)行翼型的修剪。2. 經(jīng)過(guò)翼型修剪后的葉片的預(yù)彎曲也需要滿足葉片整體預(yù)彎的分布趨勢(shì)，若預(yù)彎曲的分布曲線不平順，則葉片最葉尖的預(yù)彎值不變，調(diào)節(jié)葉尖其他的截面。3. 葉尖與葉片主體接合時(shí)要保證曲率連續(xù)，如若不能保證，至少要保證相切。修剪后的葉尖從前緣看去不能出現(xiàn)瓶頸。如Figure 4.4所示：

5. 結(jié)論

本報(bào)告給出葉尖曲面造型的一種對(duì)稱翼型方法，滿足葉片整體氣動(dòng)分布和葉尖曲率要求的前提下，葉尖曲面造型技術(shù)保證葉片氣動(dòng)特性和有效減小葉尖噪聲。

原標(biāo)題:葉尖曲面造型