[发明专利]带有涡流发生器的风力涡轮机转子叶片

说明书

本发明涉及包括至少一个涡流发生器(30)的风力涡轮机的转子叶片(20)。涡流发生器(30)附接至转子叶片(20)的表面，且至少部分地定位在跨转子叶片(20)流动的气流(40)的边界层内。涡流发生器(30)暴露于滞止压力，所述滞止压力由越过涡流发生器(30)的气流的部分引起，且所述滞止压力的大小取决于越过涡流发生器(30)的气流的部分的速度。涡流发生器(30)设置和准备成，取决于作用在涡流发生器(30)上的滞止压力的大小而改变其配置。此外，本发明涉及带有至少一个这样的转子叶片(20)的用于生成电力的风力涡轮机。

技术领域

本发明涉及包括至少一个涡流发生器的风力涡轮机的转子叶片。此外，本发明涉及包括至少一个这样的转子叶片的用于生成电力的风力涡轮机。

背景技术

涡流发生器是用于操纵跨风力涡轮机的转子叶片的表面流动的气流的众所周知的装置。涡流发生器的功能是在以下区域的下游生成涡流：在该区域中涡流发生器安装到转子叶片的表面。所生成的涡流可以对靠近转子叶片的表面的边界层重新充能。边界层的该重新充能可以延迟或防止失速。在安装有涡流发生器的转子叶片的区段处的失速的延迟或消除通常增大在该区段处的转子叶片的升力系数。通常期望升力的增大。升力的增大通常与转子叶片的负载的增大相关。转子叶片的该负载增大可能是不期望的。

因此，存在提供如何分别选择性启动或停用用于风力涡轮机的转子叶片的涡流发生器的构思的期望。

发明内容

本发明提供对该挑战的解决方案。特别地，独立权利要求的主题提供对所描述的问题的解决方案。在从属权利要求中公开了有利的实施例和修改。

根据本发明，提供一种风力涡轮机的转子叶片，其包括至少一个涡流发生器，其中，该涡流发生器附接至转子叶片的表面。涡流发生器至少部分地定位在跨转子叶片流动的气流的边界层内。涡流发生器暴露于滞止压力，该滞止压力由越过涡流发生器的气流的部分引起，且该滞止压力的大小取决于越过涡流发生器的气流的部分的速度。此外，涡流发生器设置和准备成，取决于作用在涡流发生器上的滞止压力的大小而改变其配置，使得，随着边界层中的滞止压力增大，涡流发生器生成涡流的能力减小。

边界层是紧邻转子叶片的表面的气流层。边界层也被称为“表面边界层”。

在边界层中，粘性的效果是显著的。边界层的厚度被限定为转子叶片的表面的距离，在该处气流的速度是自由流速度的99%。对于转子叶片的表面，转子叶片的约束、即限制表面（其通常被称为转子叶片的吸力侧和压力侧）被分别考虑。

跨转子叶片流动的气流被理解为从转子叶片的前缘区段流动至后缘区段的典型气流。取决于风力涡轮机的具体设定和操作模式，以及取决于冲击气流的具体方向，气流的方向可以改变。然而，大体上，跨转子叶片流动的气流基本上平行于转子叶片的弦向方向。

表述“气流越过涡流发生器”能够换言之被描述为“气流冲击在涡流发生器上”。

有时也被称为皮托压力的滞止压力被限定为在等熵地变成静止的流体中积累的压力。对于能够假定为不可压缩的低速流动，滞止压力等于静压和动压的和。静压应当理解为是自由流液体静压，其例如对于诸如风力涡轮机的开放流动应用而言，与环境压力相等。术语动压指的是每单位质量的流体动能，且因此取决于气流的速度。如果流体等熵地变成静止，则流体的每单位质量的所有动能都转换成压力，且因此在滞止点（流体静止的点）处的压力等于静压和动压的和。滞止压力能够使用所谓的皮托管测量。

本发明的关键方面在于：使用不同大小的滞止压力以便选择性启动或停用涡轮叶片的涡流发生器。因为在风力涡轮机的相关操作条件期间，假定静压基本上相等，所以实际上是动压的变化导致了涡流发生器的启动或停用。

由于边界层厚度的增大或减小，动压可以增大或减小。薄的边界层例如导致高的动压，而厚的边界层涉及小的动压。因此，换言之，该创造性构思也能够被描述为，取决于边界层的厚度而选择性地启动或停用涡流发生器。