[发明专利]风能设备的转子叶片

说明书

本发明涉及一种风能设备的空气动力学的转子的转子叶片，所述转子具有转子旋转轴线和外半径，所述转子叶片包括：用于固定在转子轮毂上的叶片根部；背离所述叶片根部的叶尖；从所述叶片根部伸展至所述叶尖的叶片纵轴线；沿着所述转子叶片的运动方向向前指向的叶片前缘；沿着所述转子叶片的运动方向向后指向的叶片后缘；和沿着所述叶片纵轴线改变的轮廓剖面，其中每个轮廓剖面具有从所述叶片前缘延伸至所述叶片后缘的轮廓弦线，并且每个轮廓弦线具有安装角作为相对于转子平面的角，其中所述安装角从所述叶片根部至叶尖在指向所述叶片根部的叶片内部区域中首先减小，在叶片中部区域中再次增大，以及在指向所述叶尖的叶尖区域中再次减小。此外，本发明涉及一种风能设备的转子和一种相应的风能设备。

技术领域

本发明涉及一种风能设备的转子的转子叶片。此外，本发明涉及一种风能设备的相应的转子。除此之外，本发明涉及一种相应的风能设备。

背景技术

风能设备一般是已知的并且现今最常见的风能设备类型是所谓的水平轴线风能设备。在这种风能设备中具有基本上设置在一个转子平面中的转子叶片的转子围绕基本上水平的旋转轴线旋转。通常，风能设备针对平均风速设计，其中转子叶片的长度或半径以及在风能设备的架设地点处的平均风速与由风能设备产生的功率相互关联。

本领域技术人员将转子叶片上的在转子叶片纵轴线上的位置也称作关于转子的外半径的相应的位置的半径。由此，转子叶片上的相关位置能够作为具有在0至1的范围中的值来说明。使用半径来描述沿着转子叶片的位置基于：转子叶片对于其常规的使用而言设置用于安装在风能设备的转子上。也就是说，转子叶片总是固定地与转子相关联，使得使用半径作为参考变量。标准化的半径在转子的中点中，即在转子旋转轴线中具有值0(零)。在表示转子的位于最外部的点的叶尖上，标准化的半径具有值1(一)。

为了也使具有小的平均风速的地区在经济方面有吸引力，转子叶片的长度或半径在新型待开发的风能设备中总是越来越大。在用于风能设备的转子叶片草案中，确定转子叶片的几何形状并且与轮廓相结合地确定转子叶片的空气动力学的特性。转子叶片草案的重要的几何参数是叶片深度、叶片厚度、由所述叶片厚度产生的相对叶片厚度以及几何上的安装角。转子叶片的空气动力学的特性基本上与转子叶片的轮廓的形状，即几何形状相关。轮廓剖面在此表示关于转子叶片纵轴线贯穿转子叶片的垂直剖面。由于随着转子叶片的半径改变的环周速度从而也由于变化的迎流角，适宜的是，也随着变大的半径改变轮廓剖面的形状，即匹配于变化的环周速度。

也就是说，这种轮廓在运动方向中，即在转子叶片的环绕方向中具有轮廓前缘和背离轮廓前缘的轮廓后缘。也能够称为轮廓隆起部的轮廓前缘通过也称为隆起部半径的前缘半径来表示，其中轮廓后缘通常逐渐变为锐角。从轮廓前缘到轮廓后缘的连接直线称为轮廓弦线。轮廓前缘至轮廓后缘的距离称为轮廓深度。

在轮廓的上侧即抽吸侧和轮廓的下侧即压力侧之间的最大的延伸称为轮廓厚度。轮廓厚度与轮廓深度的比称为相对轮廓厚度。也就是说，如果轮廓具有大的厚度和/或小的深度，那么相对轮廓厚度变大。

在运行时，轮廓由空气绕流。在此，合成的方向称为迎流方向，空气从所述合成的方向到达轮廓前缘上。合成的方向由轮廓的环周速度和到达风能设备上的风速以及风向组成。轮廓弦线和迎流方向之间的角度在此称为轮廓的迎角。

轮廓关于特定的运行范围来设计，在所述运行范围中，轮廓应当做功。运行范围在此尤其通过预期的迎流速度来表示。轮廓的设计也关于最大的迎角来进行。因为由于较高的环周速度也改变所合成的迎流方向和速度，所以由此也改变轮廓的迎角。局部的迎角最终确定转子叶片的局部的上升力和阻力。尤其需注意的是，局部的迎角在风能设备的每个运行状态中小于局部的正的失速角，在失速角中通常上升力强烈下降而阻力明显增加从而空气动力学性能显著变差。