[发明专利]构造成降低后缘噪声的风力涡轮机转子叶片

说明书

后缘噪声降低了的风力涡轮机转子叶片。描述了一种风力涡轮机转子叶片，该转子叶片在翼展方向上在叶根端与叶梢端之间延伸并且在翼弦方向上在前缘与后缘之间延伸。转子叶片包括从后缘突出的一系列锯齿，每个锯齿从基部延伸到尖端以限定锯齿的长度。转子叶片还包括与所述一系列锯齿中的每个锯齿相关联并且被布置成与所述每个锯齿相邻的相应的不同的一组翅片，每个翅片从叶片的表面突出并且在前端与后端之间延伸以限定翅片的长度。每组翅片包括多个翅片，这些翅片的后端与该组翅片所关联的锯齿的基部沿翼展方向对准并且位于该基部处或该基部的上游。对于每组翅片而言，该组翅片中的每个翅片的长度比该组翅片所关联的锯齿的长度长，并且至少一个翅片的后端位于该组翅片所关联的锯齿的翼展方向边缘之间。

技术领域

本发明总体上涉及风力涡轮机转子叶片并且涉及制造风力涡轮机转子叶片的改进方法。特别地，本发明涉及被配置为在使用中产生较少的后缘噪声的转子叶片。

背景技术

现代实用规模风力涡轮机的叶片通常沿着其大部分长度具有翼面轮廓，从而限定了叶片的压力侧和吸入侧。在使用中，当转子转动气流时，气流从叶片的前缘到后缘穿过叶片的表面。在叶片表面周围形成的边界层内的气流最初是层流的，但通常在空气到达后缘之前变得湍流。

当边界层从层流过渡到湍流时，它在该过程中产生涡流。然后，这些涡流越过后缘并与后缘相互作用，当涡流分散时产生可听噪声。这种后缘噪声是风力涡轮机中最重要的噪声源之一。

存在减少来自风力涡轮机的噪声的一般目的，并且已知一些措施来具体地减轻后缘噪声。例如，已经提出锯齿状后缘，其中，一系列锯齿或齿从后缘突出以在后缘上赋予锯齿轮廓。涡流的动量和湍流能量重新分配并且因此在锯齿的尖端和侧边缘处消散，这减小了涡流散射的程度并且因此衰减了相关的噪声。

锯齿在减少噪声方面的有效性在一定程度上取决于空气流过它们的角度。出于这个原因，例如，肋或其它结构可以被添加到锯齿以将气流朝向锯齿尖端引导。这种构造通常至少部分地设置在锯齿本身上以优化气流引导。

即使当与气流完美对准时，锯齿仅可以消散涡流的动量和湍流能量的一部分，该部分主要受锯齿的几何形状限制。进而，锯齿几何形状受其它因素约束，特别是锯齿施加在叶片上的负载。因此，例如，虽然较长的锯齿在减小后缘噪声方面可能更有效，但是它们还在叶片上施加更大的负载。因此，血清设计必须在这些相冲突的要求之间达到平衡。

因此，一般而言，有可能比利用已知的锯齿状后缘方法可实现的进一步减少后缘噪声。针对这个背景，已经设计了本发明。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种风力涡轮机转子叶片。所述转子叶片在翼展方向上在叶根端与叶梢端之间延伸并且在翼弦方向上在前缘与后缘之间延伸。所述转子叶片包括：从所述后缘突出的一系列锯齿，每个锯齿都从基部延伸到尖端以限定所述锯齿的长度；以及与所述一系列锯齿中的每个锯齿相关联并且被布置成与所述每个锯齿相邻的相应的不同的一组翅片，每个翅片都从所述叶片的表面突出并且在前端与后端之间延伸以限定所述翅片的长度。每组翅片都包括多个翅片，所述多个翅片的后端与该组翅片所关联的锯齿的基部沿翼展方向对准并且位于该基部处或该基部的上游。对于每组翅片而言，该组翅片中的每个翅片的长度都比该组翅片所关联的锯齿的长度长，并且至少一个翅片的后端位于该组翅片所关联的锯齿的翼展方向边缘之间

每个翅片的长度可对应于翅片的翼展方向位置处的叶片弦长的至少10％，并且可选地对应于叶片弦长的20％。

每个翅片的每个前端可被定位在根据叶片的额定速度限定的过渡点的下游。例如，每个前端可与过渡点间隔开叶片弦长的10％至30％之间。

每个锯齿的长度可选地在锯齿的翼展方向位置处的叶片弦长的3％至20％之间，可选地在3％至19.98％之间，并且进一步可选地在3％至8％之间。

两个或更多个翅片的相应后端可位于每个锯齿的翼展方向边缘之间。特别地，三个或更多个翅片的相应后端可位于每个锯齿的翼展方向边缘之间。