[发明专利]风力涡轮机的叶片尖端形状

说明书

技术领域

本文所描述的主题大体上涉及具有特殊叶片结构的流体作用面，并且更具体地涉及风力涡轮机的叶片尖端形状。 

背景技术

风力涡轮机是一种用于将风的动能转化为机械能的机器。如果机械能直接由机器使用，如用以抽水或磨麦，则该风力涡轮机可称为风车。类似而言，如果机械能转化成电力，则该机器还可称为风力发电机或风能装置。 

风力涡轮机通常根据叶片围绕其旋转的竖直轴线或水平轴线来分类。图1中示意性地示出了所谓的水平轴风力发电机，并且该发电机可从通用电气公司获得。用于风力涡轮机2的该特定构造包括塔架4，塔架4支承包含的传动系8机舱6。叶片10设置在浆毂上，以在机舱6外位于传动系8的一端形成“转子”。旋转叶片10驱动位于传动系8另一端的连接到发电机14上的齿轮箱12，齿轮箱12连同从风速计18接收输入的控制系统16一起设置在机舱6内。 

当叶片在“转子平面”中旋转时，叶片10产生升力并从移动的空气中俘获动量，之后将其传递给转子。各叶片通常均在其“根部”端紧固，且然后沿径向“向外”地“横越”至自由的“尖端”端。从尖端至位于叶片相对端上的根部的距离称为“翼展”。叶片的前部或“前缘”连接叶片最先接触空气的最前点。叶片的后部或“后缘”为已由前缘分隔开的气流在穿过叶片的吸力表面和压力表面后重新汇集的部位。 

“翼弦线”连接定位成垂直于径向方向的叶片10截面的前缘和后缘。翼弦线的长度简单地称为“翼弦”。由于许多叶片10沿着翼展 而改变其翼弦，故邻近根部的翼弦长度称为“根部翼弦”，而邻近叶片尖端的翼弦长度则称为“尖端翼弦”。翼弦线设置在延伸经过叶片相应的压力表面和吸力表面的“翼弦面”中。翼弦面的中心或“翼弦面中心线”由翼弦面上的线形成，该线位于叶片10的前缘与后缘之间的中央(halfway)。多个“抗剪腹板平面”设置成垂直于翼弦面。 

当垂直于流向进行观察时，所得到的叶片10形状称为“平面形状(planform)”。例如，图2为图1中所示的叶片10的尖端部分的平面形状简图，其中，尖端翼弦20与前缘22形成“前缘尖端翼弦角”α，而与后缘24形成“后缘尖端翼弦角”β。 

风力涡轮机叶片10的噪音和动力性能部分地取决于在叶片尖端处的涡流进展。已经提出了多种技术来控制这种涡流进展。例如，于2007年7月12日提交的共同拥有的共同未决美国申请序列No.11/827,532(代理人卷号225992)公开了一种具有用于减小噪音的涡流破坏系统的风力涡轮机叶片，而于2008年5月30日提交的共同拥有的共同未决美国申请序列No.12129997(代理人卷号232308)公开了一种具有扭曲和渐缩形尖端的风力涡轮机叶片平面形状。尽管通常可通过最大限度地减小叶片尖端上的空气动力负载来减小涡流进展，但所谓的“尖端卸荷”通常会造成显著降低由叶片所产生的动力。 发明内容 [0007]本文通过在多种实施例中提供一种用于风力涡轮机的叶片来处理与这些常规方式相关的这些和其它缺点，其中，该叶片包括：长度为“c”、定位成具有前缘尖端翼弦角和后缘尖端翼弦角处于大约45度至大约75度之间的翼弦；尖端，其具有在如下范围内的抗剪腹板平面半径分布： 

  L/c(％)   R/c(％)   0-10％   1.03-3.68％   30-40％   2.91-5.79％   60-70％   1.77-2.5％   90-100％   0.229-0.350％