[发明专利]转子叶片的轮廓和风力涡轮机的转子叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机的转子叶片的轮廓、多个这样的轮廓以及风力涡轮机的相应的转子叶片。

背景技术

由专利文献DE 10 2008 003 411 A1已知了一种风力涡轮机的转子叶片的相应轮廓，以及一种相应的轮廓族或者多个轮廓。在该文献中所公开的翼面轮廓或轮廓具有钝的后缘、大致椭圆形的吸力面和大致S形的压力面。

还已知了另外的轮廓。尤其是同样已知了低速轮廓，其应用在转子叶根的附近或者在风力涡轮机的轮毂的附近。

基于Dieter Althaus的《低速轮廓》(Friedr.Vieweg & Sohn出版有限公司，Braunschweig/Wiesbaden，1996)，相对厚度较小的已知轮廓以下述方式制造，即，已知的轮廓通过后缘的切割或厚度的提高(Hochskalieren)来达到在叶根附近所需的必要相对厚度值。作为例子，为此可提及FX 77-W-500，其公开于上述文献的第162至163页上。在2.75百万的雷诺数的情形中，该轮廓在平稳状态下在迎角为10°时达到Ca＝1.6的最大升力系数，而在紊乱即湍流的状态下在迎角为4°时达到0.8的最大Ca。FX 77-W-500具有50％的相对轮廓厚度。

在本发明的范畴中，迎角或入流角理解为入流相对风相对于轮廓的翼弦的角度。对于可能的定义而言，尤其可参见教科书《风力设备》(Erich Hau，第4版，2008年)，尤其见第126页及以下。

带有较大相对轮廓厚度的已知轮廓(例如FX 77-W-500)虽然在平稳状态中具有可接受的升力系数Ca，然而该最大升力系数明显地会在湍流的情形中(即在紊乱的状态中)失去。在于紊乱状态中达到最大升力系数时的空气动力学的迎角也会明显变化。该特性，即在紊乱情形中较小的升力以及针对最大升力系数的较大的迎角变化，对于风力设备而言是非常不利的。如果设计迎角、即在转子叶片的设计中在计算相应的轮廓时所使用的迎角被选择为在其中平稳的轮廓具有最大升力系数的角度或略小的角度，这是有意义的，因为叶片深度应被保持为较小，升力系数会在紊乱的状态中降低为平稳状态下的值的一部分。FX 83-W-500的轮廓由于较厚的后缘即使在层流的情形中也仅具有中等的空气动力学性能。在湍流的情形中，其还具有较高的升力系数，然而具有相对较差的滑动系数。此外，该轮廓的最大厚度为轮廓长度或弦长的约80％，这在结构上对于转子叶片的高强度(Straak)来说是不利的。因此，在带有FX 83-W-500轮廓的叶片中，仅可制造主带子的相对较小的间距，这会引起在转子叶片的可构造性和叶片重量方面的相应削减。

发明内容

本发明的目的是给出一种风力涡轮机的转子叶片的轮廓，以及相应的多个轮廓和一种相应的转子叶片，其能既在层流又在湍流的情形中达到良好的空气动力学性能。在此，尤其是还应当减轻叶片重量。

该目的通过一种带有顶面(吸力面)和底面(压力面)的风力涡轮机的转子叶片的轮廓来实现，在该轮廓的前缘与后缘之间具有中弧线和翼弦，其中该中弧线至少分段式地在翼弦的下方沿朝向压力面的方向延伸。

通过该措施可在根据本发明的轮廓中选择较高的迎角，其中可达到较高的升力系数和较高的滑动系数。据此，设有这种轮廓的转子叶片或设有轮廓族或多个轮廓的转子叶片的弯曲可保持为较小，从而不需要扭转主带子就可实现主带子的尽可能大的间距，并且以此降低转子叶片的重量。

优选地，中弧线在轮廓的轮廓深度的0％至60％、尤其是0％至50％之间的距离中布置在翼弦的下方。据此可实现用于风力涡轮机的具有非常良好的空气动力学性能的轮廓。

当中弧线优选地在5％至50％、尤其是2％至60％之间的部分中完全布置在翼弦的下方时，该轮廓的设计对于较低的雷诺数来说也相对没有问题。