[发明专利]安装在风力涡轮机叶片上的失速栅上的副翼面

说明书

技术领域

本发明大体涉及风力涡轮机，并且更具体地涉及用于风力涡轮机的叶片。

背景技术

风力涡轮机叶片的内侧部分被制造得较厚以便承受外侧叶片区域悬臂于叶片根部上的推力和升力负荷。这里“内侧”意味着径向向内朝向叶片根部，该叶片根部是叶片连接到毂的部分。“外侧”意味着径向向外或朝向叶片尖端。每个叶片的内侧部分为了强度原因朝向毂逐渐变厚（垂直于翼弦）并且通常在邻近毂处呈圆筒形以便有助于安装并接口于叶片桨距调节机构。由于叶片速度相对于入射风的增加，相对空气入流角度随着距旋转中心的距离而改变。由于制造原因，叶片的弦角或扭转角在根部附近不能足够快地变化来提供叶片翼面部段相对于相对空气入流方向的最佳取向，从而导致接近根部处不断增加的过大攻角。由于叶片厚度和大攻角的原因，叶片的内侧部分可能永久失速，从而减小风能转换效率。这里“攻角”意味着翼弦线和相对风矢量之间的角度（考虑叶片旋转）。失速情况发生于经过翼面吸力侧的空气离开叶片的表面从而产生分离区域时。

发明内容

叶片吸力侧上的分离区域是慢速运动的空气并且由于叶片旋转而被径向向外加速。因此这种离开的湍流空气被向外泵送并且诱发或扩大了叶片的相邻部分上的分离区域。为了消除这种向外流动，已知作为失速栅或边界层栅的屏障可以被置于叶片的吸力侧上。这种栅阻挡了分离区域径向向外的增长和流动，因此允许流动的外侧部分更久地保持附接于叶片，从而产生更多动力。

附图说明

参考附图在下述说明中解释了本发明，附图中：

图1是从转子后方或从其顺风处观察的根据本发明实施例的风力涡轮机转子的吸力侧视图。

图2是根据本发明实施例的风力涡轮机叶片的内侧部分的立体图。

图3是示出现有技术中的分离区域的厚翼面的示意性截面图。

图4是示出本发明实施例的沿图1的线4-4截取的视图。

图5是如图4的视图，其示出了扭转和旋转缝翼的两端的截面，并且还示出了围绕主翼面的缝翼栅。

图6是具有气流线的现有技术风力涡轮机叶片的内侧部分的示意性吸力侧视图。

图7是如图6的视图，其被修改为具有两个弦向失速栅。

图8是如图6的视图，其被修改为具有前方缝翼。

图9是类似于图8的视图，其示出了缝翼安装柱的尾流内的动量缺损。

图10是如图6的视图，其被修改为具有横跨两个弦向失速栅安装的前方缝翼。

图11为了比较示出了图6-10的所有分离边界线。

图12示出了副翼面的替代性或附加位置，其包括中间翼面和后缘襟翼。

图13示出了主元件翼面的截面图，其具有支撑后缘襟翼的吸力侧失速栅。

图14示出了进一步在叶片的外侧获取的如图13的视图。

具体实施方式

已知的失速栅设计有效地限制了径向流动空气从风力涡轮机叶片的失速区域向外侧传播。前缘吸力侧缝翼可以被安装在风力涡轮机叶片的内侧部段上以用作副翼面，其在叶片的前方吸力侧之上具有间隙以增加升力并加速翼面的吸力侧上的边界层，从而向后朝向后缘推动失速边界并且增加部段上厚叶片的升力。缝翼还自身产生升力。缝翼可以被附接到具有从翼面延伸的柱的叶片。不过，发明人已经意识到所有缝翼附接均会产生阻力和气流动量缺损，而这会减少动力生成。

图1示出了风力涡轮机转子20，其具有旋转的径向取向的翼面或叶片22，所述翼面或叶片22大体在旋转平面23或旋转盘内旋转。该图中仅示出旋转部件，且没有示出机舱和塔。每个叶片均从公共毂24延伸。每个叶片可具有安装在每个叶片22的内侧部分上方的空气动力学前方缝翼26。叶片还可以具有被置于每个叶片22的内侧部分上的一个或多个弦向失速栅28。