[发明专利]用于风力涡轮机叶片的涡流发生器单元

说明书

本发明涉及一种风力涡轮机叶片的涡流发生器单元，以及一种安装该单元的方法，其中风力涡轮机叶片包括至少一系列涡流发生器单元，该涡流发生器单元包括翅片，该翅片大致垂直于所述翼型表面并且以大致从风力涡轮机叶片的前缘朝向后缘的方向伸出。翅片具有高度、宽度和厚度，涡流发生器单元各自包括连接至所述底部外侧的翅片，所述翅片从前缘侧向后缘侧逐渐变细，从而呈三角形，各个所述涡流发生器单元包括所述底部内侧的粘合剂层，所述粘合剂层延伸至底部最外端的边缘。涡流发生器单元仅具有一片翅片，底部具有翼型边缘，该边缘具有圆滑的前缘，以及后缘。

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机叶片的涡流发生器单元，其中所述风力涡轮机叶片至少包括根端、末梢尖端、压力侧和吸力侧，所述压力侧和所述吸力侧与前缘和后缘构成空气动力学外形，下文称之为翼型，所述风力涡轮机叶片包括至少一系列涡流发生器单元，其包括翅片，该翅片大致垂直于所述翼型表面并且以大致从风力涡轮机叶片的前缘朝向后缘的方向伸出，其中所述翅片的高度为从具有一定宽度和厚度的底部垂直测量至自由端所得，这些涡流发生器单元各自包括连接至所述底部外侧的翅片，所述翅片从前缘侧向后缘侧逐渐变细，从而呈三角形，各个所述涡流发生器单元还包括位于所述底部内侧上并分布于底面上的粘合剂层。

本发明还涉及在风力涡轮机叶片上安装一系列涡流发生器单元的方法，乃至进一步涉及安装包括这种涡流发生器单元的风力涡轮机叶片的方法。

背景技术

更具成本效益的风力涡轮机的发展意味着风力涡轮机的尺寸和高度的作用越来越大。风力涡轮机叶片的尺寸近年来一直在增大，现今仍然如此。设计出高效的叶片变得越来越难，这是因为叶片变得更长更宽，同时也因为叶片必须就风速跨度以及其他将会对特定空气动力学外形的性能有所影响的因素而进行优化。因此，仍有必要根据特定的需求提升风力涡轮机叶片的空气动力学性能。这种需求通常通过理论或基于具体测量值计算得出，而且测量值可单独用作进行改进的输入数据。

风力涡轮机叶片通常包括翼型外壳，该翼型外壳通过使用内部强化结构来支撑。风力涡轮机叶片的翼型和内部结构通常设计得尽可能高效，但是在特定目标市场(风力范围和环境要求)内仍然着眼于尽可能低的能耗(COE)。

因此，风力涡轮机叶片的翼型设计需要在产能、结构质量与成本、感生载荷、噪音与运输因素之间进行权衡。结果，叶片的效率通常也是一种权衡，因为其制造成本高昂，而且设计并制造每个特定条件下的叶片模具也耗时长久。因此，为了尽可能达到最优化，需要设计叶片、准备模具和制造叶片。

为获得更优化的方案，已知可将不同的设备，例如涡流发生器、古奈扰流板、带式后缘扩展器，附接至风力涡轮机叶片，使得上述权衡的不确定性更小，并由此使得特定的叶片设计在特定条件下表现得更好。

涡流发生器和古奈扰流板用于优化空气动力学性能，而带式后缘扩展器将会降低叶片产生的噪音。这种带非常柔韧，以至于其不能重新定向掠过叶片的气流的方向，因此其对叶片外形的升力系数没有影响。

美国专利申请US 2012/0257977 A1公开了一种包括两片翅片的涡流发生器，其中该涡流发生器的底部包括用于安装粘合垫的凹陷。这明显解决了现有技术方案中必须沿底部周长密封的问题，为了使得粘合垫与风力涡轮机叶片表面相接触，凹陷的深度小于粘合垫的厚度。这明显沿底部周长留下一道窄缝。

国际专利WO 2007/140771 A1公开了一种具有一个或多个涡流发生器的带，其中该带的底部宽度与凸起翅片的前缘和后缘相同。这种底部的宽前缘分开了绕涡流发生器边界层的气流，由此减弱了涡流发生器的效果。

发明目的