[發(fā)明專利]風(fēng)能設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011001434.5
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112628065A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 拉爾夫·梅辛;穆哈納德·馬哈茂德
• 申請（專利權(quán)）人: 烏本產(chǎn)權(quán)有限公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D7/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;周逸峰

本發(fā)明涉及一種風(fēng)能設(shè)備(100)，其具有帶有至少一個轉(zhuǎn)子葉片(108)的空氣動力學(xué)的轉(zhuǎn)子(106)，轉(zhuǎn)子葉片(108)具有主動的流控制裝置，其構(gòu)成用于主動地影響在轉(zhuǎn)子葉片上的流，流控制裝置(128)包括轉(zhuǎn)子葉片表面上的開口，其稱為轉(zhuǎn)子葉片表面開口(130)，流控制裝置(128)設(shè)置用于，通過轉(zhuǎn)子葉片表面開口(130)以可控制的空氣流抽吸和/或吹出空氣，風(fēng)能設(shè)備(100)具有控制器(112)，其設(shè)置用于，根據(jù)以下規(guī)則中的至少一項規(guī)則控制穿過轉(zhuǎn)子葉片表面開口(130)的可控制的空氣流的量：當(dāng)超過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速(n)的轉(zhuǎn)速閾值時，隨轉(zhuǎn)速升高而逐漸提高最大可控制的空氣流，當(dāng)超過轉(zhuǎn)子的扭矩(M)的扭矩閾值時，隨扭矩升高而逐漸提高最大可控制的空氣流。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)能設(shè)備，其具有帶有至少一個轉(zhuǎn)子葉片的空氣動力學(xué)的轉(zhuǎn)子，其中轉(zhuǎn)子葉片具有主動的流控制裝置，所述流控制裝置構(gòu)成用于，主動地影響在轉(zhuǎn)子葉片上的流。

背景技術(shù)

已知用作風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片的被動的流控制措施的渦流發(fā)生器。所述渦流發(fā)生器基本上是用來延遲在轉(zhuǎn)子葉片輪廓上的流的分離，或更確切地說是使所述流朝向更大的迎角移動。因此，通過使用渦流發(fā)生器可以在更大的迎角范圍內(nèi)運行轉(zhuǎn)子葉片，而不會引起流分離。因此，大的迎角范圍是有利的，因為風(fēng)能設(shè)備處于非常不同的運行條件下，在某些情況下甚至偏離設(shè)計點。

因此，為了確保盡可能少波動并且同時最優(yōu)的設(shè)備產(chǎn)能，必須確保在轉(zhuǎn)子葉片上盡可能在所有工作點上都不會發(fā)生流分離，否則可能會導(dǎo)致風(fēng)能設(shè)備中的顯著的功率損失。

可能導(dǎo)致迎角關(guān)鍵性地增加的已知運行條件例如是：被雨水潤濕或被其他污染的轉(zhuǎn)子葉片，入流中的高渦流強(qiáng)度，當(dāng)設(shè)備部分地遇到障礙時在入流中的地面邊界層的高垂直剪切力，相對于設(shè)計空氣密度降低的空氣密度。為了能夠抵擋所有這些影響因素，已將渦流發(fā)生器構(gòu)造為低成本的且有效的被動的流控制裝置。通常，將渦流發(fā)生器在轉(zhuǎn)子葉片的吸力側(cè)上直至相對轉(zhuǎn)子半徑r/R＝0.2-0.7的區(qū)域中安裝，在個別情況下，也在壓力側(cè)上進(jìn)行安裝，并且越來越多地也在吸力側(cè)上直至在r/R＝0.95-1的葉片尖部的區(qū)域中進(jìn)行安裝。

渦流發(fā)生器的安裝然而在產(chǎn)能和噪聲方面是非關(guān)鍵性的。渦流發(fā)生器在轉(zhuǎn)子葉片上的邊界層流中產(chǎn)生縱向渦流，這導(dǎo)致靠近葉片邊界層中的壁的流速提高，由此實際上降低了邊界層分離的風(fēng)險，同時當(dāng)然在此提高了摩擦阻力，這會造成滑動系數(shù)的顯著下降。已知的是，滑動系數(shù)對設(shè)備功率的影響隨著越來越靠近葉片尖部而顯著增加。

已知的渦流發(fā)生器的缺點在于，其在例如因為沒有下雨而不需要穩(wěn)定作用的工作區(qū)域中或工作點處也具有降低功率的影響。由于存在固定的，即持久地安裝的渦流發(fā)生器，因此，其產(chǎn)能低于其在如下工作點處能達(dá)到的產(chǎn)能，在所述工作點處存在于轉(zhuǎn)子葉片上的迎角是足夠小的且不會出現(xiàn)流分離的情況。

發(fā)明內(nèi)容

在此背景下，本發(fā)明的目的是，提供具有改善的產(chǎn)能的風(fēng)能設(shè)備。尤其，為此本發(fā)明的目的是，提供一種風(fēng)能設(shè)備，其僅在存在流分離的風(fēng)險時，才調(diào)取渦流發(fā)生器的穩(wěn)定作用，其中在所有其他情況下放棄對邊界層流的干擾性的干預(yù)。

根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過一種風(fēng)能設(shè)備實現(xiàn)，其具有帶有至少一個轉(zhuǎn)子葉片的空氣動力學(xué)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子葉片具有主動的流控制裝置，所述流控制裝置構(gòu)成用于，主動地影響在轉(zhuǎn)子葉片上的流。流控制裝置包括轉(zhuǎn)子葉片表面上的開口，其稱為轉(zhuǎn)子葉片表面開口，其中流控制裝置設(shè)置用于，通過轉(zhuǎn)子葉片表面開口以可控制的空氣流吸入和/或吹出空氣。風(fēng)能設(shè)備具有控制器，所述控制器設(shè)置用于，根據(jù)以下規(guī)則中的至少一項規(guī)則控制穿過轉(zhuǎn)子葉片表面開口的可控制的空氣流的量：a)當(dāng)超過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速閾值時，隨轉(zhuǎn)速升高而逐漸提高最大可控制的空氣流，和/或b)當(dāng)超過轉(zhuǎn)子的扭矩的扭矩閾值時，隨扭矩增加而逐漸提高最大可控制的空氣流。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)子葉片的產(chǎn)能。原則上，渦流發(fā)生器的穩(wěn)定邊界層流的作用僅在存在流分離的風(fēng)險時才使用，為此設(shè)有主動的流控制裝置。如果不存在所述風(fēng)險，理想地應(yīng)當(dāng)放棄所有對邊界層流進(jìn)行干擾的干預(yù)。