一種采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置，包括葉片以及設(shè)置于葉片上的等離子體激勵(lì)器，等離子體激勵(lì)器包括相互平行的裸露電極和覆蓋電極、絕緣電介質(zhì)層和高壓高頻電源，覆蓋電極設(shè)置在葉片殼體的表面上，覆蓋電極的外表面覆蓋絕緣電介質(zhì)層，覆蓋電極和裸露電極位于葉片不同的弦向位置上，覆蓋電極和裸露電極均通過(guò)導(dǎo)線與高壓高頻電源連接。本實(shí)用新型通過(guò)等離子體激勵(lì)器誘導(dǎo)產(chǎn)生壁面射流，利用等離子體激勵(lì)器作為環(huán)量控制的射流來(lái)源，通過(guò)誘導(dǎo)近壁射流向邊界層注入能量,將其貼附于翼型尾緣的上表面，以達(dá)到增強(qiáng)邊界層抵抗失速分離的能力，可以改變?nèi)~片任意位置處的流動(dòng)，可以全方位控制葉片表面流動(dòng)。
【專利說(shuō)明】
一種采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力機(jī)葉片表面流動(dòng)的裝置，特別涉及到一種采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置。【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行環(huán)境條件與仿真設(shè)計(jì)時(shí)模擬的條件存在著差異，如絕大部分風(fēng)電場(chǎng)的空氣密度達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)空氣密度1.225kg/m3,風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際風(fēng)速低于設(shè)計(jì)風(fēng)速等，且有些風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還需運(yùn)行在高海拔地區(qū)，在這些情況下，實(shí)際運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容易出現(xiàn)功率曲線達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從而引起機(jī)組年發(fā)電量不理想的情況。因此，通過(guò)控制風(fēng)力機(jī)葉片表面流動(dòng)，可以有效改善葉片表面流動(dòng)分離，減小葉片截面翼型的失速區(qū)，提高風(fēng)輪葉片的捕風(fēng)能力，最終達(dá)到提尚機(jī)組發(fā)電量的目標(biāo)。
[0003]目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片的增功裝置主要包括主動(dòng)型和被動(dòng)型。被動(dòng)型的增功方式主要有在葉片表面采用氣動(dòng)附件，如渦流發(fā)生器，擾流板等，也有采用葉片后緣襟翼等的主動(dòng)控制方式。
[0004]傳統(tǒng)的采用葉片表面氣動(dòng)附件的方案只是針對(duì)葉片葉根部分(葉片靠近機(jī)組部分)的流動(dòng)具有比較明顯的改善作用。對(duì)于后緣襟翼的流動(dòng)控制方式，由于葉片在運(yùn)行過(guò)程中揮舞方向的變形很大，而連接襟翼與葉片主體的鉸鏈系統(tǒng)很難與其協(xié)調(diào)，而負(fù)責(zé)的結(jié)構(gòu)也給制造和維護(hù)帶來(lái)不便。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為克服現(xiàn)有葉片增功技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型旨在提供一種采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置，基于介質(zhì)阻擋放電型等離子體激勵(lì)器由兩個(gè)平行電極、絕緣電介質(zhì)層、高壓高頻電源組成。一個(gè)位于電介質(zhì)層上面的裸露電極，另一個(gè)是位于電介質(zhì)層下面的覆蓋電極，當(dāng)向兩個(gè)電極間施加高頻、高壓交流電時(shí)，會(huì)在激勵(lì)器上方形成一個(gè)非對(duì)稱電場(chǎng)，在電離周圍氣體形成一個(gè)指向掩埋電極的壁面射流，從而改變邊界層流場(chǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)流動(dòng)控制。
[0006]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)其技術(shù)目的所采取的技術(shù)方案為:
[0007]—種采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置，包括葉片以及設(shè)置于所述葉片上的至少一個(gè)等離子體激勵(lì)器，其特征在于，所述等離子體激勵(lì)器包括兩個(gè)相互平行的電極、一絕緣電介質(zhì)層和一高壓高頻電源，其中，所述兩個(gè)相互平行的電極中，一個(gè)電極為裸露電極，另外一個(gè)電極為覆蓋電極，所述覆蓋電極設(shè)置在葉片殼體的表面上，所述覆蓋電極的外表面覆蓋所述絕緣電介質(zhì)層，所述覆蓋電極和裸露電極位于葉片不同的弦向位置上， 所述覆蓋電極和裸露電極均通過(guò)導(dǎo)線與所述高壓高頻電源連接。
[0008]優(yōu)選地，所述覆蓋電極設(shè)置在葉片表面上，所述絕緣電介質(zhì)層貼覆在覆蓋電極的外表面上，所述裸露電極設(shè)置在所述絕緣電介質(zhì)層的外表面上，所述覆蓋電極與裸露電極與導(dǎo)線焊接，所述導(dǎo)線穿過(guò)葉片預(yù)留安裝孔與所述高壓高頻電源相連接。
[0009]優(yōu)選地，葉片表面設(shè)置有安裝槽，所述覆蓋電極設(shè)置在所述安裝槽中，在所述覆蓋電極的外表面設(shè)置玻纖復(fù)合材料制備的絕緣電介質(zhì)層，所述裸露電極設(shè)置在葉片表面上，所述覆蓋電極與裸露電極與導(dǎo)線焊接，所述導(dǎo)線穿過(guò)葉片預(yù)留安裝孔與所述高壓高頻電源相連接。
[0010]優(yōu)選地，所述覆蓋電極預(yù)埋在葉片腔體靠近葉片外表面的位置，在葉片表面設(shè)置裸露電極，絕緣電介質(zhì)層為葉片本體玻纖復(fù)合材料層，所述覆蓋電極與裸露電極的導(dǎo)線穿過(guò)葉片預(yù)留安裝孔與所述高壓高頻電源相連接。
[0011]優(yōu)選地，所述等離子體激勵(lì)器為基于介質(zhì)阻擋放電型等離子體激勵(lì)器。
[0012]優(yōu)選地，所述高壓高頻電源與整機(jī)機(jī)艙內(nèi)的電源相連接，高壓高頻電源固定在葉片腔體內(nèi)或者葉片輪轂內(nèi)，隨著葉片一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]優(yōu)選地，所述覆蓋電極和裸露電極為銅箔、錫箔、鋁箔或不銹鋼電極。
[0014]優(yōu)選地，所述葉片上安裝一個(gè)或者多個(gè)等離子激勵(lì)器，所述等離子激勵(lì)器布置于沿著葉片長(zhǎng)度方向的任何位置，以及翼型吸力面或壓力面的任何位置。
[0015]優(yōu)選地，在靠近葉根部分，將等離子激勵(lì)器布置在葉片吸力面靠近翼型前緣的位置。
[0016]優(yōu)選地，在靠近葉片尖部，將等離子激勵(lì)器布置在葉片吸力面靠近翼型尾緣的位置。
[0017]同現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置具有以下顯著的技術(shù)效果:本實(shí)用新型提供的這種基于介質(zhì)阻擋放電型等離子體激勵(lì)器是通過(guò)誘導(dǎo)產(chǎn)生壁面射流，利用等離子體激勵(lì)器作為環(huán)量控制的射流來(lái)源，通過(guò)誘導(dǎo)近壁射流向邊界層注入能量，將其貼附于翼型尾緣的上表面，以達(dá)到增強(qiáng)邊界層抵抗失速分離的能力。本技術(shù)方案可以改變?nèi)~片任意位置處的流動(dòng)，可以全方位控制葉片表面流動(dòng)，且本技術(shù)方案在實(shí)施過(guò)程中，由于無(wú)需采用運(yùn)動(dòng)部件，因此具有響應(yīng)迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易制造、維護(hù)的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型的采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置實(shí)施例一的局部放大圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型的采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置實(shí)施例二的局部放大圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型的采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置實(shí)施例三的局部放大圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型的采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置沿葉片展向布置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0024]需要說(shuō)明的是，附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無(wú)需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。此外，以下實(shí)施例中提到的方向用語(yǔ)，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用來(lái)說(shuō)明并非用來(lái)限制本發(fā)明。
[0025]實(shí)施例一
[0026]如圖1、2所示，本實(shí)用新型的采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置，包括葉片以及設(shè)置于葉片上的至少一個(gè)等離子體激勵(lì)器，葉片包括葉片外蒙皮1和葉片殼體2,等離子體激勵(lì)器包括兩個(gè)相互平行的電極1-1，1-3、一絕緣電介質(zhì)層1-2和一高壓高頻電源1-6,其中，兩個(gè)相互平行的電極中，一個(gè)電極為裸露電極1-3,另外一個(gè)電極為覆蓋電極1-1， 覆蓋電極1-1設(shè)置在葉片殼體2的表面上，覆蓋電極1-1的外表面覆蓋絕緣電介質(zhì)層1-2,覆蓋電極1-1和裸露電極1-3位于葉片不同的弦向位置上，覆蓋電極1-1和裸露電極1-3均通過(guò)導(dǎo)線1-4與高壓高頻電源1-6連接。
[0027]在完成風(fēng)輪葉片制作后，在需要安裝等離子激勵(lì)器的區(qū)域沿著葉片弦長(zhǎng)方向，在葉片表面粘貼覆蓋電極1-1，覆蓋電極的材質(zhì)可為銅箱/錫箱/鋁箱/不銹鋼等;貼覆電介層 1-2,電介層的材質(zhì)為聚酰亞胺膠帶;在電介層表面粘貼裸露電極1-3,裸露電極的材質(zhì)可為銅箱/錫箱/鋁箱/不銹鋼等;將覆蓋電極與裸露電極與導(dǎo)線1-4焊接，穿過(guò)葉片預(yù)留安裝孔 1 -5與高壓高頻電源1 -6相連接。高壓高頻電源與整機(jī)機(jī)艙內(nèi)的電源相連接，高壓高頻電源可固定在葉片腔體內(nèi)或者葉片輪轂內(nèi)，隨著葉片一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在葉片運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)施加預(yù)先設(shè)定的激勵(lì)電壓和激勵(lì)頻率，達(dá)到改變邊界層流場(chǎng)的目的。[〇〇28] 實(shí)施例二
[0029]如圖3所示，在完成風(fēng)輪葉片制作后，在需要安裝等離子激勵(lì)器的區(qū)域沿著葉片弦長(zhǎng)方向，在葉片表面粘貼裸露電極2-1，裸露電極的材質(zhì)可為銅箱/錫箱/鋁箱/不銹鋼等;在葉片表面加工安放覆蓋電極的安裝槽2-2,將覆蓋電極2-3粘貼安裝在槽中，覆蓋電極的材質(zhì)可為銅箱/錫箱/鋁箱/不銹鋼等;此時(shí)的絕緣電介層為電極2-1與電極2-3之間的玻纖復(fù)合材料(葉片本體)；將覆蓋電極與裸露電極與導(dǎo)線2-4焊接，穿過(guò)葉片預(yù)留安裝孔2-5與高壓高頻電源2-6相連接。
[0030]實(shí)施例三
[0031]如圖4所示，在制作風(fēng)輪葉片時(shí)，將焊接有導(dǎo)線的覆蓋電極3-1預(yù)埋在葉片腔體靠近葉片外表面的位置，優(yōu)選地，埋在葉片外蒙皮1中，覆蓋電極的材質(zhì)可為銅箱/錫箱/鋁箱/ 不銹鋼等;在葉片表面粘貼裸露電極3-2,裸露電極的材質(zhì)可為銅箱/錫箱/鋁箱/不銹鋼等； 此時(shí)的絕緣電介層為葉片本體玻纖復(fù)合材料層;將裸露電極與導(dǎo)線3-4焊接，穿過(guò)葉片預(yù)留安裝孔3-5,將其與覆蓋電極與高壓高頻電源3-6相連接。
[0032]如圖5所示，風(fēng)輪葉片可同時(shí)安裝一個(gè)或者多個(gè)等離子激勵(lì)器，可布置于沿著葉片長(zhǎng)度方向的任何位置，以及翼型吸力面或壓力面的任何位置。優(yōu)選地，在葉片靠近葉根部分，將等離子激勵(lì)器布置在葉片吸力面靠近翼型前緣的位置;在靠近葉片尖部，等離子激勵(lì)器布置在葉片吸力面靠近翼型尾緣的位置。等離子激勵(lì)器電極數(shù)量及布置形式不限，也可采用其他的布置、排布形式。
[0033]在風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)及制造過(guò)程中，在葉片殼體上安裝裸露電極、覆蓋電極、并將電極與高壓高頻電源相連接，在葉片上的布置形式如圖1，5所示?？刂迫~片表面流動(dòng)的等離子體激勵(lì)器電極表面附近的空氣在強(qiáng)電場(chǎng)作用下被電離，等離子體中的離子在空間不均勻電場(chǎng)的作用下，向電場(chǎng)梯度方向定向運(yùn)動(dòng)，離子在定向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中與環(huán)境空氣分子碰撞，發(fā)生動(dòng)量交換，誘導(dǎo)激勵(lì)器表面的空氣發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)。等離子體激勵(lì)在這些來(lái)流速度下均可以有效地抑制翼型吸力面的流動(dòng)分離，提高翼型的臨界失速迎角。
[0034]此外，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本實(shí)用新型專利構(gòu)思所述構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡(jiǎn)單變化，均包括于本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用等離子體激勵(lì)控制葉片表面流動(dòng)的裝置，包括葉片以及設(shè)置于所述葉片上的至少一個(gè)等離子體激勵(lì)器，其特征在于，所述等離子體激勵(lì)器包括兩個(gè)相互平行的電極、一絕緣電介質(zhì)層和一高壓高頻電源，其中， 所述兩個(gè)相互平行的電極中，一個(gè)電極為裸露電極，另外一個(gè)電極為覆蓋電極，所述覆蓋電極設(shè)置在葉片殼體的表面上，所述覆蓋電極的外表面覆蓋所述絕緣電介質(zhì)層，所述覆蓋電極和裸露電極位于葉片不同的弦向位置上，所述覆蓋電極和裸露電極均通過(guò)導(dǎo)線與所述高壓高頻電源連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述覆蓋電極設(shè)置在葉片表面上，所述絕緣電介質(zhì)層貼覆在覆蓋電極的外表面上，所述裸露電極設(shè)置在所述絕緣電介質(zhì)層的外表面上，所述覆蓋電極與裸露電極與導(dǎo)線焊接，所述導(dǎo)線穿過(guò)葉片預(yù)留安裝孔與所述高壓高頻電源相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，葉片表面設(shè)置有安裝槽，所述覆蓋電極設(shè)置在所述安裝槽中，在所述覆蓋電極的外表面設(shè)置玻纖復(fù)合材料制備的絕緣電介質(zhì)層，所述裸露電極設(shè)置在葉片表面上，所述覆蓋電極與裸露電極與導(dǎo)線焊接，所述導(dǎo)線穿過(guò)葉片預(yù)留安裝孔與所述高壓高頻電源相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述覆蓋電極預(yù)埋在葉片腔體靠近葉片外表面的位置，在葉片表面設(shè)置裸露電極，絕緣電介質(zhì)層為葉片本體玻纖復(fù)合材料層，所述覆蓋電極與裸露電極的導(dǎo)線穿過(guò)葉片預(yù)留安裝孔與所述高壓高頻電源相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述等離子體激勵(lì)器為基于介質(zhì)阻擋放電型等離子體激勵(lì)器。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述高壓高頻電源與整機(jī)機(jī)艙內(nèi)的電源相連接，高壓高頻電源固定在葉片腔體內(nèi)或者葉片輪轂內(nèi)，隨著葉片一起轉(zhuǎn)動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述覆蓋電極和裸露電極為銅箔、錫箔、鋁箔或不銹鋼電極。8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述葉片上安裝一個(gè)或者多個(gè)等離子激勵(lì)器，所述等離子激勵(lì)器布置于沿著葉片長(zhǎng)度方向的任何位置，以及翼型吸力面或壓力面的任何位置。9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在靠近葉根部分，將等離子激勵(lì)器布置在葉片吸力面靠近翼型前緣的位置。10.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在靠近葉片尖部，將等離子激勵(lì)器布置在葉片吸力面靠近翼型尾緣的位置。
【文檔編號(hào)】F03D1/06GK205578181SQ201620357686
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】徐宇, 張淑麗, 鄒立偉
【申請(qǐng)人】保定華翼風(fēng)電葉片研究開(kāi)發(fā)有限公司