一种适用于低雷诺数流动的小型风力机叶片翼型技术领域
本发明属于风力机叶片翼型设计领域，具体涉及一种适用于雷诺数＜106流动的
小型风力机叶片翼型，该小型风力机的功率≤10KW。
背景技术
随着国际能源问题日益突出以及世界范围内环保意识的增强，风电技术行业迅速
发展，特别是大型风力设备和海洋风力行业已经具备相当大的发展规模。而小型风力机发
展相对缓慢，这主要是因为叶片气动设计环节相对薄弱。
目前，我国小型风力机叶片研究尚处于起步阶段，部分厂家生产的小型风力机叶
片主要依靠仿制成形，很少有小型风力机的自主叶片设计技术。由于小型风力机所处地域
的工作风速范围、叶片尺寸远远不及大型风力机或海洋超大型风力机，叶片气流雷诺数不
同于大型风力机，采用仿制叶片或缩比模型叶片的方式将使叶片的气动性能将急剧恶化，
导致风能利用效率低和适用性受限等问题。小型风力机叶片翼型气动设计已经成为我国小
型风电行业发展亟待解决问题。
发明内容
本发明旨在提供一种适用于雷诺数＜106流动的小型风力机叶片翼型，使其在低
雷诺数流动下具有更高的升力系数和更大的升阻比，改善小型风力机风能利用效率低等问
题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种适用于低雷诺数流动的小型风力机叶片翼型，由上翼面、下翼面、前缘和尾缘
组成，所述翼型的最大厚度为弦长的12％～15％，最大厚度位置与前缘的距离为弦长的
35.9％～40.7％，最大弯度为弦长的3.1％～4.3％，最大弯度位置与前缘的距离为弦长的
36.0％～44.3％；所述小型风力机的功率≤10KW。
所述的小型风力机叶片翼型在雷诺数＜106流动中的应用。
本发明的有益效果在于：
本发明的适用于雷诺数＜106流动的小型风力机叶片翼型与标准翼型相比，具有
更高的升力(与标准翼型相比提高了21％以上)和更大的升阻比(与标准翼型相比提高了
41％以上)。本发明的小型风力机叶片翼型可以明显改善小型风力机风能利用效率低等问
题。
附图说明
图1为本发明的适用于低雷诺数流动的小型风力机叶片翼型的轮廓示意图。
图2为本发明的第一翼型(最大厚度为弦长12％)与标准翼型在低雷诺数Re＝5×
105、攻角为-2～13°时升力系数曲线对比图。
图3为本发明的第一翼型(最大厚度为弦长12％)与标准翼型在低雷诺数Re＝5×
105、攻角为-2～13°时升阻比曲线对比图。
图4为本发明的第二翼型(最大厚度为弦长13％)与标准翼型在低雷诺数Re＝5×
105、攻角为-2～13°时升力系数曲线对比图。
图5为本发明的风力机第二翼型(最大厚度为弦长13％)与标准翼型在低雷诺数Re
＝5×105、攻角为-2～13°时升阻比曲线对比图。
图6为本发明的第三翼型(最大厚度为弦长15％)与标准翼型在低雷诺数Re＝5×
105、攻角为-2～13°时升力系数曲线对比图。
图7为本发明的第三翼型(最大厚度为弦长15％)与标准翼型在低雷诺数Re＝5×
105、攻角为-2～13°时升阻比曲线对比图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本发明的适用于雷诺数＜106流动的小型风力机叶片翼型由上翼面、
下翼面、前缘和尾缘组成，该翼型的最大厚度为弦长的12％～15％，最大厚度处与前缘的距
离为弦长的35.9％～40.7％，最大弯度为弦长的3.1％～4.3％，最大弯度处与前缘的距离
为弦长的36.0％～44.3％。
实施例1
本发明的第一翼型最大厚度为弦长的12％，最大厚度处与前缘的距离为弦长的
35.9％，最大弯度为弦长的3.1％，最大弯度处与前缘的距离为弦长的36.0％。
本发明的第一翼型的上翼面和下翼面的无量纲二维坐标分别如表1a和表1b所示。
表1a第一翼型的上翼面
其中，x/c值表示翼型曲面上某点在弦线方向上相对于前缘的位置，y/c值表示从
弦线到翼型曲线上某点的高度。
表1b第一翼型的下翼面
序号
x/c
y/c
序号
x/c
y/c
序号
x/c
y/c
1
0
0
21
0.16501
-0.02554
41
0.85033
-0.01077
2
0.00009
-0.0008
22
0.19736
-0.02701
42
0.88673
-0.00843
3
0.00023
-0.00109
23
0.22958
-0.02797
43
0.91917
-0.00626
4
0.00042
-0.00149
24
0.26186
-0.02869
44
0.94234
-0.00469
5
0.00067
-0.00187
25
0.29414
-0.02928
45
0.95889
-0.00357
6
0.00103
-0.00234
26
0.32642
-0.02942
46
0.97071
-0.00256
7
0.00154
-0.00278
27
0.35871
-0.02927
47
0.97916
-0.00184
8
0.00225
-0.00339
28
0.39099
-0.02888
48
0.98519
-0.00132
9
0.00325
-0.00413
29
0.42327
-0.02832
49
0.9895
-0.00094
10
0.00464
-0.0049
30
0.45556
-0.02763
50
0.99257
-0.00066
11
0.00658
-0.00587
31
0.48784
-0.02682
51
0.99477
-0.00048
12
0.00931
-0.00696
32
0.52269
-0.02592
52
0.99634
-0.00033
13
0.01313
-0.00821
33
0.5591
-0.02489
53
0.99747
-0.00023
14
0.01848
-0.00967
34
0.5955
-0.02362
54
0.99827
-0.00016
15
0.02597
-0.01131
35
0.6319
-0.02224
55
0.99883
-0.0001
16
0.03645
-0.01341
36
0.66831
-0.02073
56
0.99924
-0.00007
17
0.05113
-0.01569
37
0.70471
-0.01898
57
0.99953
-0.00005
18
0.07168
-0.01822
38
0.74112
-0.01715
58
0.99974
-0.00002
19
0.10044
-0.02112
39
0.77752
-0.01513
59
0.99989
-0.00001
20
0.13273
-0.0236
40
0.81393
-0.01299
60
1
0
如图2所示，在低雷诺数Re＝5×105时，本发明的第一翼型在12°攻角处拥有最大
升力系数1.15，比标准翼型最大升力系数提高了约21％。
如图3所示，在低雷诺数Re＝5×105时，本发明的第一翼型在7°攻角处拥有最大升
阻比111.39，比标准翼型最大升阻比提高了41％左右。
实施例2
本发明的第二翼型最大厚度为弦长的13％，最大厚度处与前缘的距离为弦长的
38.0％，最大弯度为弦长的3.6％，最大弯度处与前缘的距离为弦长的41.4％。
本发明的第二翼型的上翼面和下翼面的无量纲二维坐标分别如表2a和表2b所示。
表2a第二翼型的上翼面
序号
x/c
y/c
序号
x/c
y/c
序号
x/c
y/c
1
0
0
21
0.17491
0.07859
41
0.85931
0.02818
2
0.0001
0.00055
22
0.2092
0.08505
42
0.89353
0.02173
3
0.00024
0.00131
23
0.24335
0.09016
43
0.92402
0.01557
4
0.00044
0.00238
24
0.27757
0.09425
44
0.9458
0.01089
5
0.00071
0.00387
25
0.31179
0.09741
45
0.96136
0.00746
6
0.00109
0.00458
26
0.34601
0.09968
46
0.97247
0.00508
7
0.00163
0.00558
27
0.38023
0.10101
47
0.98041
0.00345
8
0.00239
0.007
28
0.41445
0.10119
48
0.98608
0.0023
9
0.00344
0.00879
29
0.44867
0.1002
49
0.99013
0.00156
10
0.00492
0.01063
30
0.48289
0.0974
50
0.99302
0.00107
11
0.00698
0.01291
31
0.51711
0.09281
51
0.99508
0.00072
12
0.00987
0.01583
32
0.55133
0.08676
52
0.99656
0.0005
13
0.01392
0.01938
33
0.58555
0.0801
53
0.99762
0.00034
14
0.01959
0.02368
34
0.61977
0.07334
54
0.99837
0.00023
15
0.02753
0.0289
35
0.65399
0.06662
55
0.9989
0.00016
16
0.03864
0.03515
36
0.68821
0.05998
56
0.99929
0.0001
17
0.0542
0.04255
37
0.72243
0.05342
57
0.99956
0.00006
18
0.07598
0.05142
38
0.75665
0.047
58
0.99976
0.00004
19
0.10647
0.06154
39
0.79087
0.04068
59
0.9999
0.00001
20
0.14069
0.07085
40
0.82509
0.03443
60
1
0
表2b第二翼型的下翼面
如图4所示，在低雷诺数Re＝5×105时，本发明的第二翼型在8°攻角处拥有最大升
力系数1.16，比标准翼型最大升力系数提高了约23％。
如图5所示，在低雷诺数Re＝5×105时，本发明的第二翼型在7°攻角处拥有最大升
阻比121.69，比标准翼型最大升阻比提高了54％左右。
实施例3
本发明的第三翼型的横截面翼型最大厚度为弦长的15％，最大厚度处与前缘的距
离为弦长的40.7％，最大弯度为弦长的4.3％，最大弯度处与前缘的距离为弦长的44.3％。
本发明的第三翼型的上翼面和下翼面的无量纲二维坐标分别如表3a和表3b所示。
表3a第三翼型的上翼面
表3b第三翼型的下翼面
序号
x/c
y/c
序号
x/c
y/c
序号
x/c
y/c
1
0
0
21
0.18711
-0.02685
41
0.86671
-0.01055
2
0.00011
-0.0011
22
0.2238
-0.02847
42
0.89913
-0.00837
3
0.00026
-0.00162
23
0.26033
-0.02991
43
0.92802
-0.00626
4
0.00047
-0.00234
24
0.29694
-0.03101
44
0.94865
-0.00468
5
0.00076
-0.00314
25
0.33354
-0.03195
45
0.96339
-0.00354
6
0.00117
-0.00383
26
0.37015
-0.03234
46
0.97392
-0.00248
7
0.00174
-0.00453
27
0.40676
-0.03239
47
0.98144
-0.00174
8
0.00256
-0.0055
28
0.44337
-0.03211
48
0.98681
-0.00122
9
0.00368
-0.00668
29
0.47769
-0.03158
49
0.99065
-0.00086
10
0.00526
-0.00782
30
0.51011
-0.03067
50
0.99339
-0.0006
11
0.00747
-0.00922
31
0.54253
-0.02938
51
0.99534
-0.00042
12
0.01056
-0.01079
32
0.57494
-0.0278
52
0.99674
-0.00029
13
0.01489
-0.0125
33
0.60736
-0.02607
53
0.99775
-0.0002
14
0.02096
-0.01438
34
0.63978
-0.0242
54
0.99846
-0.00014
15
0.02945
-0.01632
35
0.6722
-0.02236
55
0.99896
-0.00009
16
0.04134
-0.01856
36
0.70462
-0.02053
56
0.99933
-0.00006
17
0.05798
-0.02062
37
0.73704
-0.01856
57
0.99958
-0.00004
18
0.08128
-0.02248
38
0.76946
-0.01665
58
0.99977
-0.00002
19
0.1139
-0.02421
39
0.80188
-0.01464
59
0.99991
-0.00001
20
0.15051
-0.02551
40
0.8343
-0.01261
60
1
0
如图6所示，在低雷诺数Re＝5×105时，本发明的第三翼型在10°攻角处拥有最大
升力系数1.22，比标准翼型最大升力系数提高了约29％。
如图7所示，在低雷诺数Re＝5×105时，本发明的第三翼型在7°攻角处拥有最大升
阻比116.57，比标准翼型最大升阻比提高了48％左右。
综上所述，本发明的翼型与标准翼型相比，具有如下特点，在低雷诺数(一般雷诺
数＜106)流动下具有更高的升力系数和更大的升阻比，弥补了现有标准翼型在低雷诺数工
况下风力机气动性能方面的不足。本发明的翼型可以明显提高小型风力机风能利用效率，
更适合我国低风速区域小型风力机应用。