CN106471245A - 风力涡轮机叶片 - Google Patents

风力涡轮机叶片 Download PDF

Info

Publication number
CN106471245A
CN106471245A CN201580036381.1A CN201580036381A CN106471245A CN 106471245 A CN106471245 A CN 106471245A CN 201580036381 A CN201580036381 A CN 201580036381A CN 106471245 A CN106471245 A CN 106471245A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sawtooth
stator
wind turbine
turbine blade
flowing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580036381.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106471245B (zh
Inventor
C.阿塞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LM Wind Power AS
Original Assignee
LM Wind Power AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LM Wind Power AS filed Critical LM Wind Power AS
Publication of CN106471245A publication Critical patent/CN106471245A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106471245B publication Critical patent/CN106471245B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/0608—Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • F03D1/0633—Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades
    • F03D1/0641—Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades of the section profile of the blades, i.e. aerofoil profile
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05B2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05B2240/121—Baffles or ribs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05B2240/122—Vortex generators, turbulators, or the like, for mixing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/306—Surface measures
    • F05B2240/3062—Vortex generators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

描述了一种具有锯齿状后缘的风力涡轮机叶片。在锯齿上设置有流动矫直导叶，以防止锯齿的边缘上的侧向或侧方流，所述导叶优选地设置成入射到风力涡轮机叶片上的流上。导叶能够与锯齿一体地形成，或者附接到已有的锯齿，作为改进的解决方案。锯齿与导叶能够设置为用于附接至已有的风力涡轮机叶片的后缘的后缘面板。

Description

风力涡轮机叶片
技术领域
本发明涉及一种具有后缘锯齿的风力涡轮机叶片。
背景技术
风力涡轮机叶片有时沿着叶片后缘设置有锯齿，以试图减少叶片后缘噪声和/或提高风力涡轮机叶片效率，如在EP1314885中可以看到的。
参考图5，在100处示出了一组锯齿的放大图，锯齿100包括布置在风力涡轮机叶片的后缘处的基端102以及顶点或尖端104。在具有这样的风力涡轮机叶片的风力涡轮机的操作期间，在锯齿100上的气流(如图5中的箭头所示)可以在侧向方向上流到锯齿的侧面。因此，流动可以以不同的入射(incedence)角度到设计的入射角度离开锯齿。对于后缘锯齿在叶片后缘处布置成入射到流动方向的情况，效果能够甚至更加显著。
结果，由于缺少对流动角的控制，锯齿100的有效性减小。
US2012/027590A1公开了一种具有降噪器特征的风力涡轮机叶片，所述降噪器特征布置在风力涡轮机叶片的表面上，使得它们形成锯齿。降噪器特征具有三角形横截面，其中中心脊垂直于叶片的后缘定向。降噪器特征和与上述锯齿相同的问题相关联，因为脊将倾向于使流动转向。
本发明的目的是提供一种具有改进的后缘构造的风力涡轮机叶片。
发明内容
因此，提供了一种风力涡轮机叶片，其具有包括压力侧和吸力侧的成型轮廓、以及具有弦的前缘和后缘，弦具有在前缘与后缘之间延伸的弦长，风力涡轮机叶片沿翼展方向在根端与尖端之间延伸，风力涡轮机叶片包括沿着叶片的后缘的至少一部分设置的多个锯齿，其中风力涡轮机叶片还包括从所述锯齿的表面突出的至少一个流动矫直导叶，所述至少一个流动矫直导叶布置成使所述锯齿的所述表面上的流动变直。
一个或多个流动矫直导叶用作流动屏障，以防止叶片锯齿上的侧向流动，因此所述一个或多个导叶使锯齿上的流动方向与期望的流动方向对准。期望的流动方向通常与风力涡轮机叶片上的流的横向或弦向方向相一致。
将理解的是，流动矫直导叶可以设置在风力涡轮机叶片的每个后缘锯齿上。替代性地，将理解的是，流动矫直导叶可以设置在风力涡轮机叶片的多个后缘锯齿的一部分或子集上，例如设置在叶片的需要确保叶片锯齿上的矫直流动的翼展方向部分中。流动矫直导叶可以设置在位于风力涡轮机叶片的外侧部分中的锯齿上。
在一个有利的实施例中，锯齿包括接近叶片的后缘的基部和远离叶片的后缘的顶点，并且锯齿具有从基部的中点延伸到顶点的假想线，并且其中至少一个流动矫直导叶与该假想线间隔地布置。因此，所述至少一个流动矫直导叶将适于将流朝着所述假想线矫直。
在另一个有利的实施例中，锯齿具有基本统一的厚度，其中所述至少一个流动矫直导叶从所述锯齿的表面突出。锯齿可以例如由附接到叶片或夹在压力侧壳体部件与吸力侧外壳部件之间的面板形成。
优选地，所述至少一个流动矫直导叶沿着拍打方向(flapwise direction)从所述锯齿的表面基本上垂直地突出。优选地，所述至少一个流动矫直导叶包括基本平坦的突出部，所述基本平坦的突出部沿大致横向或弦向方向延伸，优选地与风力涡轮机叶片上的流的期望局部方向对准。
优选地，所述锯齿在叶片的后缘处布置成入射到风力涡轮机叶片上的流(即与叶片上的流动方向成角度)。在一个方面，所述锯齿朝向风力涡轮机叶片的压力侧倾斜。优选地，所述锯齿与风力涡轮机叶片上的流动方向成0度至45度之间的角度、优选地1度至25度之间的角度倾斜。
优选地，所述至少一个流动矫直导叶具有在所述锯齿的所述表面以上的、大约等于所述至少一个流动矫直导叶处的局部边界层厚度的高度。
由于导叶基本上等于边界层在导叶的位置处的高度，所以边界层流保持在锯齿上的相对直的流动方向上。将理解的是，边界层高度可以根据叶片设计因素沿叶片的长度变化。
例如，对于已知的叶片，例如可从通用电气公司购得的48.7米长的叶片，在叶片以额定rpm操作的情况下计算的局部边界层厚度将在叶片上沿弦向和翼展方向从约1毫米变化到约202毫米。在从这种叶片20的吸力侧的前缘起60％弦处，边界层厚度通常在约6毫米至52毫米之间。对于跨度的吸力侧的外部33％，在大致相同的弦位置处，边界层厚度可以在约6毫米至约16毫米的范围内。
靠近叶片的后缘的区域的边界层厚度可以在大约6毫米至大约50毫米之间。优选地，边界层厚度在大约20毫米至50毫米的范围内。
优选地，所述至少一个流动矫直导叶从所述锯齿的压力侧表面突出。附加地或替代地，所述至少一个流动矫直导叶从所述锯齿的吸力侧表面突出。导叶的高度可以沿导叶的长度变化。
因此，将理解的是，导叶可以设置在锯齿的一侧上或两侧上。
优选地，所述至少一个流动矫直导叶从所述锯齿的端部突出。
由于导叶至少部分地突出到锯齿的尾部中，所以在气流已经离开锯齿表面之后，流动矫直效果延续。因此，导叶起到了减小后缘涡流的作用，这可能对由风力涡轮机叶片产生的操作噪声具有不利影响。
优选地，所述至少一个流动矫直导叶从所述锯齿的端部突出与导叶位置处的边界层的高度相对应的长度。在另外的或替代的方面，所述至少一个流动矫直导叶从所述锯齿的端部突出的长度对应于从锯齿的基部到锯齿的顶点或尖端(叶片从该处突出)的锯齿长度的大约1/3。
优选地，所述导叶由塑料材料形成。
优选地，风力涡轮机叶片包括至少一个后缘锯齿，其中一对流动矫直导叶从所述至少一个后缘锯齿的表面突出。
通过在锯齿上布置一对流动矫直器，可以在锯齿上产生有效的流动通道以确保直线流动方向，从而最小化或消除侧向流动。
优选地，所述一对流动矫直导叶设置在所述至少一个后缘锯齿上，其中所述导叶与所述至少一个后缘锯齿的中心线大致等距地间隔开。
将理解的是，中心线包括从所述锯齿的基部的中点延伸到所述锯齿的顶点或尖端的假想线。
优选地，所述一对流动矫直导叶在叶片的翼展方向上在所述后缘锯齿上彼此间隔开一段距离，该距离等于沿翼展方向测量的所述后缘锯齿的宽度的大约一半。
在一个方面，流动矫直导叶与所述锯齿一体地形成。
在一个替代方面，流动矫直导叶被设置为能够附接到现有锯齿的附加元件，例如作为改进解决方案。所述元件可以使用任何合适的机构来附接，例如粘合剂粘合和/或卡扣配合或夹式互锁连接。
优选地，所述至少一个流动矫直导叶的前缘侧在叶片的前缘的方向上逐渐变细。
优选地，所述至少一个流动矫直导叶的后缘侧在叶片上的流的方向上逐渐变细。
通过使导叶的一个或两个端部逐渐变细，使用导叶的负面空气动力学影响被最小化。
还提供了一种风力涡轮机，其包括如上所述的叶片中的至少一个。
还提供了一种用于风力涡轮机叶片的锯齿状面板，所述面板布置成附接到叶片的后缘，以在叶片的后缘处形成多个锯齿，
其中所述面板还包括从所述锯齿的表面突出的至少一个流动矫直导叶，所述至少一个流动矫直导叶设置成对所述锯齿的所述表面上的流动进行矫直。
附图说明
现在将参照附图仅通过示例的方式来描述本发明的实施例，在附图中：
图1示出了风力涡轮机；
图2示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的示意图；
图3示出了图2的叶片的翼型轮廓的示意图；
图4示出了从上方和侧面观察的图2的风力涡轮机叶片的示意图；
图5示出了现有技术的一组后缘锯齿上的流动；
图6示出了根据本发明的一组后缘锯齿上的流动；
图7示出了图6的锯齿的等轴测透视图；
图8示出了图6的锯齿的侧视平面图；以及
图9示出了根据本发明的不同实施例的多个不同的流动矫直导叶形状的侧视平面图。
将理解的是，在附图中，本发明的不同实施例共同的元件设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了根据所谓的“丹麦概念”的常规的现代迎风式风力涡轮机2，其具有塔部4、机身6和具有大致水平的转子轴的转子。转子包括毂部8和从毂部8径向延伸的三个叶片10，每个叶片10具有最靠近毂部的叶片根部16和最远离毂部8的叶片尖端14，其中叶片沿翼展方向在根部16与尖端14之间延伸。转子具有用R表示的半径。
图2示出了风力涡轮机叶片10的示意图。风力涡轮机叶片10具有传统的风力涡轮机叶片的形状，并且包括：最靠近毂部的根部区域30；最远离毂部的型面或翼面区域34；以及位于根部区域30与翼面区域34之间的过渡区域32。叶片10包括前缘18和后缘20，当叶片安装在毂部上时，前缘18面向叶片10的旋转方向，并且后缘20面向前缘18的相反方向。沿着叶片的后缘20的一部分设置有一系列的后缘锯齿21。通常，风力涡轮机叶片10上的气流沿着大致横向或弦向方向从前缘18延伸到后缘20。
翼面区域34(也称为型面区域)具有关于升力的产生方面的理想或近乎理想的叶片形状，而根部区域30由于结构方面的考虑则具有大致圆形或椭圆形横截面，例如使得能够将叶片10更容易且安全地安装至毂部。根部区域30的直径(或弦)一般是沿着整个根部区域30恒定的。过渡区域32具有从根部区域30的圆形或椭圆形形状40向翼面区域34的翼面轮廓50逐渐变化的过渡轮廓42。过渡区域32的弦长一般随着距毂部的距离r增加而大致线性地增加。
翼面区域34具有翼面轮廓50，翼面轮廓50具有在叶片10的前缘18与后缘20之间延伸的弦。弦的宽度随着距毂部的距离r增加而减小。
应当注意，叶片的不同区段的弦通常不位于共同的平面内，因为叶片可能扭转和/或弯曲(即，预弯)，从而提供具有相应地扭转和/或弯曲的线路的弦平面，这最常见的是为了补偿叶片的局部速度取决于距毂部的半径的情况。
图3示出了通过各种参数描绘的风力涡轮机的典型叶片的翼面轮廓50的示意图，这些参数一般用来限定翼面的几何形状。翼面轮廓50具有压力侧52和吸力侧54，压力侧52和吸力侧54在使用期间(即在转子的旋转期间)通常分别面向迎风(或逆风)侧和背风(或顺风)侧。翼面轮廓50具有弦60，弦60具有在叶片的前缘56与后缘58之间延伸的弦长c。翼面轮廓50具有厚度t，厚度t限定为压力侧52与吸力侧54之间的距离。翼面的厚度t沿着弦60变化。与对称式轮廓的偏离由拱形线62表示，拱形线62是穿过翼面轮廓50的中位线。该中位线能够通过绘制从前缘56到后缘58的内接圆而得到。该中位线遵循这些内接圆的中心，并且与弦60的偏离或距离称为拱高f。也可以通过使用称为上拱高(或吸力侧拱高)和下拱高(或压力侧拱高)的参数来限定不对称性，其中上拱高和下拱高分别限定为从弦线60到吸力侧54和压力侧52的距离。
翼面轮廓通常通过下列参数来表征：弦长c、最大拱高f、最大拱高f的位置df、最大翼面厚度t(其为沿着中位拱线62的内接圆的最大直径)、最大厚度t的位置dt、以及鼻部半径(未示出)。这些参数一般限定为与弦长c之比。因此，局部相对叶片厚度t/c给定为局部最大厚度t与局部弦长c之比。另外，最大压力侧拱高的位置dp可以用作设计参数，当然最大吸力侧拱高的位置也可以用作设计参数。
图4示出了叶片的一些其他几何参数。叶片具有总叶片长度L。如图2所示，根端位于位置r＝0处，并且尖端位于r＝L处。叶片的肩部40位于位置r＝Lw处并且具有肩宽W，其中肩宽W等于肩部40处的弦长。根部的直径限定为D。另外，叶片设置有预弯曲，预弯曲限定为Δy，其对应于相对于叶片的俯仰轴线22的平面外偏转。
风力涡轮机叶片10通常包括由纤维加强的聚合物制成的壳体，并且一般制造为沿着结合线28胶接在一起的压力侧或逆风侧壳体部件24和吸力侧或顺风侧壳体部件26，其中结合线28沿着叶片10的后缘20和前缘18延伸。风力涡轮机叶片通常由纤维加强塑料材料例如玻璃纤维和/或碳纤维制成，这些材料布置在模具中并且用树脂固化以形成实心结构。当代的风力涡轮机叶片通过能够超过30或40米长，具有数米长的叶片根部直径。风力涡轮机叶片通常为了相对较长的寿命并且为了承受显著的结构载荷和动态载荷而设计。
参照图6，示出了锯齿状后缘21的多个锯齿100的放大视图。锯齿100包括基端102和尖端104，其中基端102布置在风力涡轮机叶片10的后缘20处，尖端104沿叶片后缘20的顺风侧延伸。图示的锯齿是大致平面状的，但将理解的是，锯齿的深度或厚度可以变化，特别是具有渐缩的或斜切的边缘。锯齿100示出为具有基本对应于等腰三角形的轮廓，但将理解的是，可以使用其他锯齿形状轮廓，例如弯曲或波状轮廓、雉堞状边缘等。
锯齿100设置有从锯齿100的表面突出的流动矫直导叶106。导叶106用作屏障，以防止锯齿100的边缘上的侧方或侧向流，因此导叶106导致了锯齿100上的矫直的气流，如图6中的箭头所示。
优选地，对每个锯齿100使用一对流动矫直器导叶106，所述一对流动矫直导叶106可以用来形成锯齿100上的有效的流动通道，但将理解的是，对每个锯齿100可以使用任何数量的导叶106，例如，每个锯齿具有1个、3个、4个、5个等的叶片。
参照图7和图8，流动矫直导叶106布置成从锯齿100的相对的表面突出，并且因此在风力涡轮机叶片10的压力侧24和吸力侧26两者上突出。另外，流动矫直器导叶106被布置成从锯齿100的端部沿锯齿100的顺风侧突出或突出到锯齿100的尾部中。将理解的是，对于本发明的替代实施例，导叶106可以布置成从锯齿100的单侧突出并且可以从锯齿100的端部突出或者不从锯齿100的端部突出。
优选地，导叶从所述锯齿100的端部突出长度L1，长度L1对应于锯齿100的总长度T的大约1/3，该总长度T是从锯齿的基部到锯齿的顶点或尖端测量的。
优选地，在锯齿100的表面上方的导叶106的高度选择为基本上等于风轮机叶片10上的边界层在叶片锯齿100本地处的高度。
在一些实施例中，刀片100可以被选择为具有统一的高度，以确保对于导叶锯齿所在的沿着叶片10的至少大部分位置，导叶将接近或超过边界层高度。可替代地，由于边界层高度可以根据叶片设计因素而沿着叶片的长度变化，所以导叶106的高度可以沿叶片10的翼展方向变化。
例如，对于已知的叶片，例如可从通用电气公司购得的48.7米长的叶片，在叶片以额定rpm操作的情况下计算的局部边界层厚度将在叶片上沿弦向和翼展方向从约1毫米变化到约202毫米。在从这种叶片20的吸力侧的前缘起60％弦处，边界层厚度通常在约6毫米至52毫米之间。在对于跨距的吸力侧的外部33％的大致相同的弦位置处，边界层厚度可以在约6毫米至约16毫米的范围内。在叶片的后缘处，边界层厚度可以在大约6毫米至大约50毫米之间，优选地在大约20毫米至大约50毫米的范围内。
对于图7和图8所示的实施例，当导叶106从锯齿100的两侧突出时，组合高度H基本上等于锯齿100的压力侧和吸力侧两者上的边界层的高度。
导叶106优选地在锯齿100的中心线的两侧上以相等的距离对称地布置在锯齿100上，其中中心线被定义为从锯齿的基部102的中点延伸到锯齿的尖端104的假想线。优选地，导叶106与中心线间隔约为在锯齿的基部102处测量的宽度W的四分之一，使得锯齿100上的导叶106之间的距离约为W/2。
导叶106的侧面轮廓可基于空气动力学设计要求来成形。在所示的实施例中，导叶106的面向前缘侧106a朝向锯齿和/或风力涡轮机叶片的表面逐渐变细，使得可能通过使用附加部件引入的任何负面空气动力学效果最小化。此外，朝向风力涡轮机叶片的尾部布置的面向后缘侧106b朝向点或边缘逐渐变细。
在图8所示的实施例中，锯齿100被设置为用于附接到风力涡轮机叶片10的后缘20的后缘面板108的一部分。面板108包括用于附接到叶片10的基段110，其中锯齿100布置成与基段110成一定角度，使得锯齿100被布置成入射到风力涡轮机叶片10上的气流中，其中风力涡轮机叶片上的气流的方向大体上由箭头F指示。导叶106可以被成形为适应于叶片10的后缘20。例如，在图8中，在面板108的第一侧上，导叶106围绕面板108中的弯曲部延伸并且延伸到面板108的基段110上。在用于将基段110附接到叶片10的相反侧上，导叶的前缘侧106a可以设置有阶梯端112，使得当面板108安装到叶片10时，导叶106的前缘侧106a在该侧上基本上与风力涡轮机叶片10的后缘20处的表面齐平。关于这一点，阶梯端112的尺寸可以被设定为与风力涡轮机叶片10的后缘20的厚度相对应。
虽然流动矫直导叶106可以一体地形成为锯齿106的一部分，例如作为模制过程的一部分，但在另外的方面，流动矫直导叶106可以被提供为能够附接到锯齿100的单独的附加元件。这些附加元件可以被设置为开槽元件，其可以从锯齿的端部滑动到锯齿上，并且可以基于设置在锯齿和附加元件上的互锁元件而使用任何合适的方式固定到锯齿，例如使用粘合剂粘合和/或机械夹持或卡扣连接。
尽管图7和图8示出了导叶106的特定设计，但将理解的是，不同的几何形状可以用于本发明的不同实施例，以提供不同的空气动力学效果。参照图9，示出了不同的几何形状范例。不同的几何形状各自示出了在前缘侧处的槽孔，以接收或装配在锯齿的一部分上，并且后缘侧被布置成朝向风力涡轮机叶片的尾部。
图9(a)示出了具有细长六边形轮廓的导叶设计。图9(b)示出了具有平坦的后缘侧的类似于图9(a)的导叶。图9(c)示出了图9(b)的另一个变型，其中后缘侧包括切口轮廓。此外，将理解的是，导叶的边缘可以包括锥形或斜切的角。在另一个方面，虽然附图中所示的导叶是基本上平面形的元件，但将理解的是，导叶可以沿着叶片的纵向范围成形，例如成形为弯曲导叶等。
通过提供用于与后缘锯齿结合使用的流动矫直器，锯齿上的空气动力学流动被保持为设计定向，从而提高了锯齿状后缘的有效性。
本发明不限于这里描述的实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下进行修改或改变。

Claims (17)

1.一种风力涡轮机叶片(10)，具有包括压力侧和吸力侧的成型轮廓、以及具有弦的前缘(18)和后缘(20)，所述弦具有在所述前缘(18)与所述后缘(20)之间延伸的弦长，所述风力涡轮机叶片(10)沿翼展方向在根端与尖端之间延伸，所述风力涡轮机叶片包括沿着所述叶片(10)的所述后缘(20)的至少一部分设置的多个锯齿(100)，
其中，所述风力涡轮机叶片(10)还包括从所述锯齿(100)的表面突出的至少一个流动矫直导叶(106)，所述至少一个流动矫直导叶(106)布置成使所述锯齿(100)的所述表面上的流动变直。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述锯齿(100)包括接近所述叶片(10)的所述后缘(20)的基部(102)和远离所述叶片(10)的所述后缘(20)的顶点(104)，并且具有从所述基部(102)的中点延伸到所述顶点(104)的假想线，并且其中所述至少一个流动矫直导叶(106)与所述假想线间隔地布置。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述锯齿(100)具有基本统一的厚度，其中所述至少一个流动矫直导叶(106)例如与所述锯齿(100)的表面大致垂直地突出。
4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述至少一个流动矫直导叶(106)沿着拍打方向从所述锯齿(100)的表面基本上垂直地突出。
5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述锯齿(100)布置成入射到所述风力涡轮机叶片(10)上的流中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述至少一个流动矫直导叶(106)具有在所述锯齿(100)的所述表面以上的、大约等于所述至少一个流动矫直导叶处的局部边界层厚度的高度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述至少一个流动矫直导叶(106)从所述锯齿(100)的压力侧表面和所述锯齿(100)的吸力侧表面突出。
8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述至少一个流动矫直导叶(106)从所述锯齿(100)的端部优选地突出与所述至少一个流动矫直导叶(100)处的局部边界层厚度大致相对应的长度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述风力涡轮机叶片(10)包括至少一个后缘锯齿(100)，其中一对流动矫直导叶(106)从所述至少一个后缘锯齿(100)的表面突出。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮机叶片，其中，所述一对流动矫直导叶(106)设置在所述至少一个后缘锯齿(100)上，其中所述导叶(106)与所述至少一个后缘锯齿(100)的中心线大致等距地间隔开；优选地，所述一对流动矫直导叶(106)在所述叶片(10)的翼展方向上在所述后缘锯齿(100)上彼此间隔开一段距离(W/2)，所述一段距离等于沿翼展方向测量的所述后缘锯齿(100)的宽度(W)的大约一半。
11.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述流动矫直导叶(106)与所述锯齿(100)一体地形成。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述流动矫直导叶(106)被设置为布置成附接到所述锯齿(100)的附加元件。
13.根据权利要求12所述的风力涡轮机叶片，其中，所述流动矫直导叶(106)使用粘合剂粘合和/或卡扣配合或夹式互锁连接附接到所述锯齿(100)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述至少一个流动矫直导叶(100)的前缘侧(106a)在所述叶片(10)的前缘的方向上逐渐变细。
15.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述至少一个流动矫直导叶(100)的后缘侧(106b)在所述叶片(10)上的流的方向上逐渐变细。
16.一种风力涡轮机，包括至少一个根据权利要求1至17中任一项所述的风力涡轮机叶片。
17.一种用于风力涡轮机叶片的锯齿状面板(108)，所述面板(108)布置成附接到叶片的后缘，以在所述叶片的所述后缘处形成多个锯齿(100)，
其中，所述面板(108)还包括从所述锯齿(100)的表面突出的至少一个流动矫直导叶(106)，所述至少一个流动矫直导叶(100)设置成对所述锯齿(100)的所述表面上的流动进行矫直。
CN201580036381.1A 2014-07-03 2015-07-03 风力涡轮机叶片 Active CN106471245B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14175557 2014-07-03
EP14175557.9 2014-07-03
PCT/EP2015/065233 WO2016001420A1 (en) 2014-07-03 2015-07-03 A wind turbine blade

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106471245A true CN106471245A (zh) 2017-03-01
CN106471245B CN106471245B (zh) 2019-11-29

Family

ID=51033066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580036381.1A Active CN106471245B (zh) 2014-07-03 2015-07-03 风力涡轮机叶片

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10781788B2 (zh)
EP (1) EP3164599B1 (zh)
CN (1) CN106471245B (zh)
BR (1) BR112016030174B1 (zh)
CA (1) CA2951802C (zh)
DK (1) DK3164599T3 (zh)
ES (1) ES2736501T3 (zh)
MA (1) MA40346B1 (zh)
PL (1) PL3164599T3 (zh)
TR (1) TR201909371T4 (zh)
WO (1) WO2016001420A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110685870A (zh) * 2019-09-24 2020-01-14 中材科技风电叶片股份有限公司 降噪装置、叶片以及叶片成型方法
CN111828243A (zh) * 2020-07-03 2020-10-27 薛冻 一种高转速风力发电机桨叶
CN112105812A (zh) * 2018-03-22 2020-12-18 福伊特专利有限公司 用于水轮机或水泵的转轮及其制造方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2851555B1 (en) * 2013-09-18 2018-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine rotor blade with serrated extension
EP3348826B1 (en) * 2017-01-12 2023-05-03 LM Wind Power A/S A wind turbine blade comprising a trailing edge noise reducing device
US10767623B2 (en) * 2018-04-13 2020-09-08 General Electric Company Serrated noise reducer for a wind turbine rotor blade
DK3587798T3 (da) * 2018-06-27 2020-11-23 Siemens Gamesa Renewable Energy As Aerodynamisk konstruktion
EP3587799A1 (en) 2018-06-27 2020-01-01 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Aerodynamic structure
US10746157B2 (en) 2018-08-31 2020-08-18 General Electric Company Noise reducer for a wind turbine rotor blade having a cambered serration
GB202020360D0 (en) * 2020-12-22 2021-02-03 Ge Wind Energy Gmbh Wind turbine serrations with upstream extension
WO2024126353A1 (en) * 2022-12-16 2024-06-20 Lm Wind Power A/S Wind turbine blade comprising a trailing edge section having a plurality of slits with varying lengths

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5088665A (en) * 1989-10-31 1992-02-18 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Serrated trailing edges for improving lift and drag characteristics of lifting surfaces
CN1745245A (zh) * 2003-01-30 2006-03-08 约瑟夫·莫泽 用于风力发电站的转子叶片
CN101842584A (zh) * 2007-08-29 2010-09-22 Lm玻璃纤维制品有限公司 风力涡轮机叶片和叶片元件的组合以及改变风力涡轮机叶片的空气动力轮廓的方法
US20110229321A1 (en) * 2008-12-02 2011-09-22 Aerovortex Mills Ltd Vortex dynamics turbine
CN102465827A (zh) * 2010-11-10 2012-05-23 通用电气公司 用于风力涡轮机转子叶片的降噪装置
CN102808725A (zh) * 2011-05-31 2012-12-05 通用电气公司 用于风力涡轮机中的转子叶片的降噪装置

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1446011A (en) * 1921-07-05 1923-02-20 Jackson Robert Cattley Propeller
US2010094A (en) * 1933-01-21 1935-08-06 William H Leinweber Propeller
US2265788A (en) * 1940-11-02 1941-12-09 Sr Frank Wolf Propeller
GB8602008D0 (en) * 1986-02-28 1986-03-05 Int Research & Dev Co Ltd Wind turbine
EP1112928B1 (de) * 1999-12-31 2010-12-15 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Flügelprofil mit leistungs-steigernder Hinterkante
US7059833B2 (en) * 2001-11-26 2006-06-13 Bonus Energy A/S Method for improvement of the efficiency of a wind turbine rotor
EP1338793A3 (en) * 2002-02-22 2010-09-01 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Serrated wind turbine blade trailing edge
DE10347802B3 (de) * 2003-10-10 2005-05-19 Repower Systems Ag Rotorblatt für eine Windkraftanlage
CN101454564B (zh) * 2006-04-02 2014-04-23 考特能源有限公司 具有细长叶片的风力涡轮机
ATE537356T1 (de) * 2006-06-09 2011-12-15 Vestas Wind Sys As Windturbinenrotorblatt und pitchgeregelte windturbine
US7918653B2 (en) * 2007-02-07 2011-04-05 General Electric Company Rotor blade trailing edge assemby and method of use
US7927078B2 (en) * 2007-07-12 2011-04-19 General Electric Company Wind turbine blade tip vortex breakers
US7857597B2 (en) * 2009-05-28 2010-12-28 General Electric Company Boundary layer fins for wind turbine blade
WO2011097024A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-11 Garden Energy, Inc. Wind power generation system
DE102010026588B4 (de) * 2010-07-08 2012-06-14 Nordex Energy Gmbh Windenergieanlagenrotorblatt mit optimierter Hinterkante
US8083488B2 (en) * 2010-08-23 2011-12-27 General Electric Company Blade extension for rotor blade in wind turbine
US8267657B2 (en) * 2010-12-16 2012-09-18 General Electric Company Noise reducer for rotor blade in wind turbine
US20110268558A1 (en) * 2010-12-20 2011-11-03 General Electric Company Noise reducer for rotor blade in wind turbine
US8047784B2 (en) * 2011-03-22 2011-11-01 General Electric Company Lift device for rotor blade in wind turbine
DK201170430A (en) * 2011-08-05 2013-02-06 Suzlon Blades Technology B V Blade for a rotor of a wind turbine and a wind turbine
US8506250B2 (en) * 2011-10-19 2013-08-13 General Electric Company Wind turbine rotor blade with trailing edge extension and method of attachment
US8777580B2 (en) * 2011-11-02 2014-07-15 Siemens Aktiengesellschaft Secondary airfoil mounted on stall fence on wind turbine blade
US9896192B2 (en) * 2011-12-13 2018-02-20 Lockheed Martin Corroration Minimally intrusive wingtip vortex wake mitigation using microvane arrays
DK177533B1 (en) * 2012-05-25 2013-09-08 Envision Energy Denmark Aps Trailing edge tape
US9945352B2 (en) * 2012-07-25 2018-04-17 Lm Wp Patent Holding A/S Wind turbine blade having a shaped stall fence or flow diverter
WO2014044412A1 (en) * 2012-09-24 2014-03-27 Siemens Aktiengesellschaft A wind turbine blade with a noise reducing device
DE102013210901A1 (de) * 2013-06-11 2014-12-11 Wobben Properties Gmbh Rotorblatt einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
EP2851555B1 (en) * 2013-09-18 2018-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine rotor blade with serrated extension
US9670901B2 (en) * 2014-03-21 2017-06-06 Siemens Aktiengesellschaft Trailing edge modifications for wind turbine airfoil
US9476406B2 (en) * 2014-04-14 2016-10-25 Siemens Aktiengesellschaft Vortex generators aligned with trailing edge features on wind turbine blade
US11181093B2 (en) * 2014-06-18 2021-11-23 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Rotor blade with noise reduction means

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5088665A (en) * 1989-10-31 1992-02-18 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Serrated trailing edges for improving lift and drag characteristics of lifting surfaces
CN1745245A (zh) * 2003-01-30 2006-03-08 约瑟夫·莫泽 用于风力发电站的转子叶片
CN101842584A (zh) * 2007-08-29 2010-09-22 Lm玻璃纤维制品有限公司 风力涡轮机叶片和叶片元件的组合以及改变风力涡轮机叶片的空气动力轮廓的方法
US20110229321A1 (en) * 2008-12-02 2011-09-22 Aerovortex Mills Ltd Vortex dynamics turbine
CN102465827A (zh) * 2010-11-10 2012-05-23 通用电气公司 用于风力涡轮机转子叶片的降噪装置
CN102808725A (zh) * 2011-05-31 2012-12-05 通用电气公司 用于风力涡轮机中的转子叶片的降噪装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112105812A (zh) * 2018-03-22 2020-12-18 福伊特专利有限公司 用于水轮机或水泵的转轮及其制造方法
CN112105812B (zh) * 2018-03-22 2022-03-08 福伊特专利有限公司 用于水轮机或水泵的转轮及其制造方法
US11359595B2 (en) 2018-03-22 2022-06-14 Voith Patent Gmbh Runner for a hydraulic turbine or pump and method of manufacturing
CN110685870A (zh) * 2019-09-24 2020-01-14 中材科技风电叶片股份有限公司 降噪装置、叶片以及叶片成型方法
CN111828243A (zh) * 2020-07-03 2020-10-27 薛冻 一种高转速风力发电机桨叶

Also Published As

Publication number Publication date
US10781788B2 (en) 2020-09-22
BR112016030174B1 (pt) 2022-07-19
EP3164599B1 (en) 2019-04-17
CA2951802A1 (en) 2016-01-07
BR112016030174A2 (pt) 2017-08-22
CA2951802C (en) 2023-06-27
DK3164599T3 (da) 2019-07-22
TR201909371T4 (tr) 2019-07-22
PL3164599T3 (pl) 2019-09-30
WO2016001420A1 (en) 2016-01-07
MA40346B1 (fr) 2019-07-31
CN106471245B (zh) 2019-11-29
BR112016030174A8 (pt) 2021-06-22
US20170107970A1 (en) 2017-04-20
EP3164599A1 (en) 2017-05-10
ES2736501T3 (es) 2020-01-02
MA40346A (fr) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106471245B (zh) 风力涡轮机叶片
CN108603488B (zh) 用于风力涡轮机叶片的锯齿状后缘板
ES2759027T3 (es) Una disposición de generador de vórtice para una superficie de sustentación
CN102245895B (zh) 具有有效分离气流的阻流板的风力涡轮机叶片
CN103097722B (zh) 具有窄肩和相对厚的翼型型面的风力涡轮机叶片
US9377005B2 (en) Airfoil modifiers for wind turbine rotor blades
CN104662287B (zh) 具有成形阻流栅栏或偏流器的风力涡轮机叶片
US20100278657A1 (en) Wind turbine blade and blade element combination and method of changing the aerodynamic profile of a wind turbine blade
EP3390812B1 (en) Splitter plate arrangement for a serrated wind turbine blade
US20120070281A1 (en) Method of operating a wind turbine
US20120057987A1 (en) Wind turbine blade with base part having non-positive camber
US9033659B2 (en) Method of manufacturing a wind turbine blade having predesigned segment
CN102245894A (zh) 具有优化高度的流动引导装置的风力涡轮机叶片
EP2548801A1 (en) Wind turbine blade comprising vortex generators
US20150132141A1 (en) Rotor blade of a wind turbine
US11661918B2 (en) Noise reducer for a wind turbine rotor blade
CN109563804A (zh) 带有尖端锯齿的风力涡轮机叶片
WO2013156479A1 (en) A wind turbine blade having an angled stall fence
KR101963612B1 (ko) 저풍속 능동피치 제어용 풍력발전기의 블레이드
DK201570468A1 (en) Wind Turbine Leading Edge Slat

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant