[發(fā)明專(zhuān)利]具有帶板形元件的沿縱向延伸的流動(dòng)引導(dǎo)裝置的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080045200.9
• 申請(qǐng)日: 2010-10-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102549258A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P.富格爾桑格;S.博韋;P.格勞鮑;V.v.蘇布拉曼亞姆;B.倫德;L.E.詹森;S.K.拉達(dá)克里什南
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: LM玻璃纖維制品有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F03D1/06
• 分類(lèi)號(hào): F03D1/06
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姚李英;楊楷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于具有大致水平的轉(zhuǎn)子軸的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，所述轉(zhuǎn)子包括槳轂，葉片在安裝到槳轂上時(shí)大致沿徑向方向從槳轂延伸，葉片具有帶末梢端和根部端的縱向方向以及橫向方向，葉片還包括仿形輪廓以及前緣和后緣，其中仿形輪廓包括壓力側(cè)和吸入側(cè)，其中翼弦具有在前緣和后緣間延伸的弦長(zhǎng)，仿形輪廓在由入射氣流沖擊時(shí)產(chǎn)生升力。

背景技術(shù)

理想的是，翼型的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片形狀類(lèi)似于飛機(jī)機(jī)翼的輪廓，其中葉片的翼弦平面寬度及其一階導(dǎo)數(shù)隨離槳轂距離減小而連續(xù)地增大。這導(dǎo)致葉片理想的是在槳轂附近較寬。這在必須將葉片安裝到槳轂上時(shí)又引發(fā)了問(wèn)題，且此外，這在葉片操作期間由于葉片較大表面面積而引起了較大的負(fù)載，諸如暴風(fēng)負(fù)載。

因此，多年來(lái)，葉片的構(gòu)造已朝一定形狀發(fā)展，其中葉片由最接近槳轂的根部區(qū)、包括最遠(yuǎn)離槳轂的升力產(chǎn)生輪廓的翼型區(qū)，以及根部區(qū)與翼型區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)構(gòu)成。翼型區(qū)具有相對(duì)于產(chǎn)生升力理想或幾乎很理想的葉片形狀，而根部區(qū)具有大致圓形的截面，這減小了暴風(fēng)負(fù)載，且使得將葉片安裝至槳轂較為容易和安全。根部區(qū)的直徑優(yōu)選為沿整個(gè)根部區(qū)恒定。由于圓形截面，故根部區(qū)不會(huì)有助于風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電，且實(shí)際上由于阻力而使其降低了少許。如其名稱暗含的那樣，過(guò)渡區(qū)具有從根部區(qū)的圓形形狀逐漸地變至翼型區(qū)的翼型輪廓的形狀。通常，過(guò)渡區(qū)中的葉片寬度隨離槳轂距離增大而大致線性地增大。

舉例來(lái)說(shuō)，用于風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片經(jīng)過(guò)一定時(shí)間已變得越來(lái)越大，且它們現(xiàn)在可能大于60米長(zhǎng)，故對(duì)優(yōu)化空氣動(dòng)力性能的需求就在增加。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)成具有至少20年的操作壽命。因此，葉片總體性能甚至較小的變化在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的壽命內(nèi)都可累積高度增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)利益，這超過(guò)了與這些變化相關(guān)的附加制造成本。多年來(lái)，研究的焦點(diǎn)區(qū)域已集中于改善葉片的翼型區(qū)，但在最近幾年間，越來(lái)越多的焦點(diǎn)已集中于還改善葉片根部和過(guò)渡區(qū)的空氣動(dòng)力性能。

WO2007/065434公開(kāi)了一種葉片，其中根部區(qū)設(shè)有缺口和/或凸起，以便從此葉片的部分上減少阻力。

WO2007/045244公開(kāi)了一種葉片，其中根部區(qū)和過(guò)渡區(qū)設(shè)計(jì)成以便具有至少兩個(gè)單獨(dú)的翼型輪廓，以便增大這些區(qū)的升力。

WO0208600描述了一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其中風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出通過(guò)向風(fēng)力渦輪機(jī)的根部區(qū)段提供部件來(lái)增大，該部件以由該部件和根部區(qū)段構(gòu)成的組件可吸收風(fēng)能且增大風(fēng)力渦輪機(jī)的總體效率的方式設(shè)計(jì)。

WO2007/118581公開(kāi)了一種葉片，其中葉片的內(nèi)側(cè)部分在葉片壓力側(cè)上設(shè)有流動(dòng)引導(dǎo)裝置，以便通過(guò)增加升力來(lái)提高葉片的空氣動(dòng)力性能。然而，提出的設(shè)計(jì)由于三角形截面而剛性很大，且因此流動(dòng)引導(dǎo)裝置在葉片彎曲時(shí)具有與葉片表面分開(kāi)的趨勢(shì)。

DE102008002930公開(kāi)了一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其設(shè)有流動(dòng)引導(dǎo)裝置，該流動(dòng)引導(dǎo)裝置包括底座和板形元件，板形元件在葉片的橫向方向上沿葉片翼弦延伸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于獲得一種新型的葉片，且該新型的葉片克服或改善了現(xiàn)有的技術(shù)的至少一個(gè)缺點(diǎn)，或提供了有用的備選方案。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片設(shè)有附接到仿形輪廓上的沿縱向延伸的流動(dòng)引導(dǎo)裝置，該流動(dòng)引導(dǎo)裝置包括：底座，其具有最接近根部端的第一縱向端和最接近末梢端的第二縱向端，最接近前緣的第一側(cè)和最接近后緣的第二側(cè)以及第一表面和第二表面，底座的第一表面附接到仿形輪廓上，而第二表面背對(duì)仿形輪廓，其中沿從第一端到第二端的方向大致沿縱向延伸的板形元件從底座第二表面突出，其中流動(dòng)引導(dǎo)裝置布置成以便在葉片由入射氣流沖擊時(shí)，在流動(dòng)引導(dǎo)裝置與葉片后緣之間的點(diǎn)處產(chǎn)生氣流與葉片壓力側(cè)的分離。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，流動(dòng)引導(dǎo)裝置以離后緣一定距離(即，以一定間隔)布置在前緣與后緣之間。

相比于WO2007/118581中所述的擾流器的已知結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)點(diǎn)在于其更為靈活，且將減小流動(dòng)引導(dǎo)裝置部分端部處的剝落力。因此，底座具有較小與葉片表面斷開(kāi)的趨勢(shì)。類(lèi)似于WO2007/118581中所述的擾流器裝置，本裝置可用作高升力裝置，其用于將升力加至葉片的某些縱向區(qū)域，因此有助于年能量產(chǎn)能。

流動(dòng)引導(dǎo)裝置有利的是布置成大致平行于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的縱軸線，例如，槳距軸線。因此，流動(dòng)引導(dǎo)裝置的縱向方向和葉片的縱軸線形成小于30度或小于20度的角。

流動(dòng)引導(dǎo)裝置優(yōu)選為永久性地附接到風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的表面上，且可能未主動(dòng)地受控制。因此，前表面的定向是非可調(diào)的。另外，還認(rèn)識(shí)到流動(dòng)引導(dǎo)裝置用于增大升力和能量產(chǎn)能。因此，流動(dòng)引導(dǎo)裝置作為備選可表示為高升力裝置。