[发明专利]具有降噪机构的转子叶片

说明书

本发明涉及具有前缘（23）和后缘（24）的转子叶片（20），其中，转子叶片（20）被设计并构造用于暴露于流体，该流体基本上从转子叶片（20）的前缘（23）流动至后缘（24），转子叶片（20）包括至少一个传感器（31）以用于检测流体的流动特性，并且转子叶片（20）进一步包括至少一个致动器（32）以用于产生防噪音信号。传感器（31）和致动器（32）二者均被布置在转子叶片（20）的表面处，并且致动器（32）被布置并配置成使得由流体产生的转子叶片（20）的流动引起的边缘噪音被该防噪音信号至少部分地抵消。本发明进一步涉及包括至少一个这样的转子叶片（20）的风力涡轮机。

技术领域

本发明涉及被设计并构造成用于暴露于流体的转子叶片，其中，转子叶片的流动引起的边缘噪音被最小化。本发明进一步涉及具有至少一个这样的转子叶片的风力涡轮机。

背景技术

当具有前缘和后缘的转子叶片暴露于基本上从转子叶片的前缘流动至后缘的流体（诸如，空气）时，一般在转子叶片的边缘处产生噪音。噪音的强度和噪音的频率取决于很多参数，诸如，流体的性质和边缘的属性，即，该边缘的大小以及该边缘的形状，例如，其是圆的或是锋利的。

在边缘处产生的噪音通常是不期望的。在被安装在陆上（即，安装在地面上）的风力涡轮机的示例中，由旋转的转子叶片产生的噪音能够令风力涡轮机附近的人们觉得讨厌。为此原因，关于在距风力涡轮机特定距离处所允许产生的噪音水平存在各种法律规定和限制。作为结果，风力涡轮机可能需要被放置在更远离居住区的地方或者风力涡轮机必须以不超过最大允许的噪音水平的方式操作。由于流动引起的边缘噪音，这意味着在特定情况下风力涡轮机可能需要被削减（curtail）。

因为这个问题已知多年，所以已经提出了各种用于降低转子叶片的流动引起的边缘噪音的方案。这些方案包括翼型的形状和设计。在本上下文中，特别地，转子叶片的后缘的形状和设计是至关重要的。可以在转子叶片中添加或包括空气动力附加装置，以便最小化转子叶片的流动引起的边缘噪音。用于降噪的众所周知的附加组件为锯齿形件，诸如，锯齿形面板，该锯齿形面板安装在靠近后缘的转子叶片的压力侧或吸入侧。然而，仍然存在的以及仍然产生的流动引起的边缘噪音仍然可以相当大。

因此，对于提供如何进一步降低转子叶片的流动引起的边缘噪音的构思存在需要。

发明内容

这个目标由在独立权利要求中描述的本发明实现。在从属权利要求中表述有利实施例和修改方案。

根据本发明，一种具有前缘和后缘的转子叶片被提供，其中，转子叶片被设计且构造用于暴露于流体，该流体基本上从转子叶片的前缘流动至后缘。转子叶片包括用于检测流体的流动特性的至少一个传感器以及用于产生防噪音信号的至少一个致动器。传感器和致动器二者被布置在转子叶片的表面处。另外，致动器被布置并配置成使得由流体产生的转子叶片的流动引起的边缘噪音被该防噪音信号至少部分地抵消。

换言之，本发明描述了一种如何从转子叶片降低或者甚至完全消除流动引起的边缘噪音的方法。该噪音的降低或者甚至消除通过防噪音的使用而实现。因为通常流动引起的边缘噪音是由湍流流动导致的宽频噪音源，所以该边缘噪音是随意的（即，随机的）。声压波动是非确定的，这意味着即使统计属性已知，也不能在当前或更早的声音信号的基础上在时间意义上预测声压波动。

然而，在边缘处产生声音的不稳定的表面压力模式能被视作与沿着转子叶片的翼弦的流动无变化地对流。要注意的是，在实际中，该无变化的对流发生直至特定程度。这意味着不稳定的表面压力模式的最小变化是可能的。该现象在文献中被称为“冻结湍流”假设。在本发明中，该事实被用来检测边缘上游的不稳定的表面压力，使得能够在湍流涡流经过边缘的时刻反相地构建并发出抵消噪音的防噪音信号，该湍流涡流是产生不稳定的表面压力模式和噪音的原因。