[发明专利]用于风力涡轮机的转子叶片的升力影响装置

说明书

本发明涉及用于风力涡轮机转子叶片的升力影响装置，具体涉及风力涡轮机（10）的转子叶片（20），其中转子叶片（20）包括升力修改装置（30）。升力修改装置（30）是转子叶片（20）后缘部段（23）的一部分。升力修改装置（30）构造成使得处于后缘部段（23）的预定负载（31、32）时，空气通道（46）打开从压力侧（251）到吸力侧（252）的流动路径，并且在后缘部段（23）中反之亦然。因此，从转子叶片（20）前缘部段（24）流动到后缘部段（23）的气流（45）至少部分被开放的空气通道（46）偏转，这导致转子叶片（20）升力的修改。本发明此外涉及修改风力涡轮机（10）转子叶片（20）的升力的方法。

技术领域

本发明涉及一种改变转子叶片的空气动力学特性的方式。具体而言，本发明涉及一种风力涡轮机的转子叶片，其中，所述转子叶片包括升力修改装置，并且涉及一种修改风力涡轮机的转子叶片的升力的方法。

背景技术

风力涡轮机的转子叶片通常包括：根部段，其被布置和准备用于附接到风力涡轮机的轮毂；以及翼型部段，其被布置和准备用于产生升力。关于所述翼型部段，压力侧、吸力侧、前缘和后缘能够被认为属于它。

在转子叶片的每个翼展位置处，能够确定弦线，所述弦线是连接后缘和前缘的直线。弦线和在前缘处冲击转子叶片的气流的方向之间的角度被称为攻角。如果实际的攻角等于预定的设计攻角，则能够从冲击转子叶片的气流提取最佳的功率。转子叶片被设计成使得对转子叶片的正常操作条件而言，翼型的形状和结构特性是最佳的。

然而，各种情况能够导致实际的攻角相对于设计攻角的偏差。这些偏差的原因是例如：气流中的湍流变化，因此风速突然增大或减小；风速突然改变方向的阵风；由于叶片的扭转而引起的攻角的改变；由于风切变和风顺转而引起的攻角的改变；具有偏航误差的风力涡轮机的操作。当转子叶片操作的攻角偏离最佳的攻角，即设计攻角时，转子叶片所产生的升力可偏离其最佳值。

此偏差一般而言能够对风力涡轮机具有两个作用：

第一，由于可通过风力涡轮机引起气流的高阻塞的高负载，或由于低负载并且因此导致低扭矩，有可能发生非最佳的功率提取。

第二，例如，由于风速和攻角的同时极端增加，有可能发生与部件设计针对的负载相比的部件的更高负载。

两个作用在原则上都是不希望的作用，这是因为它们降低了风力涡轮机的能量输出，减少了风力涡轮机的寿命，和/或引起风力涡轮机的主要部件的设计过于保守。

因此，需要优化转子叶片所产生的升力。

对于增加或减少转子叶片的升力，几种解决方案是已知的。

第一选择是提供格尼襟翼（Gurney flap），其通常是附接在转子叶片的压力侧处的后缘处的附件。欧洲专利申请EP 2 004 989 A1中给出了这样的修改的示例，其也可以结合在翼型的设计中，使得不需要附接分离件。

用于影响转子叶片的升力的第二选择是提供连接到转子叶片的后缘部段或结合到所述后缘部段中的襟翼。丹麦实用新型DK 95 00009 U3中给出了这样的襟翼的示例。在此文档中，提出在后缘之后或后缘的上游的后缘部段处的压力侧处添加刚性或柔性的襟翼。

影响转子叶片的升力的再一种选择是提供安装到转子叶片的前缘部段的缝翼或其他附件。这种思想的概念和一些具体实施例例如公开在欧洲专利申请EP 2 078 852 A2中。

这些空气动力学附件可以是外部促动的。换言之，存在能够通过其来外部促动这些空气动力学装置的机构。促动可以通过机械机构、压电机构或液压机构来实施。例如，修改转子叶片的后缘部段的压电促动的升力的示例在欧洲专利申请EP 2 233 735 A2中公开。

然而，用于影响转子叶片的升力、特别是用于优化转子叶片的升力以使风力涡轮机能够产生的能量输出最大化的常规的方法和装置具有几个缺点。