[发明专利]具有带板形元件的沿纵向延伸的流动引导装置的风力涡轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于具有大致水平的转子轴的风力涡轮机转子的风力涡轮机叶片，所述转子包括桨毂，叶片在安装到桨毂上时大致沿径向方向从桨毂延伸，叶片具有带末梢端和根部端的纵向方向以及横向方向，叶片还包括仿形轮廓以及前缘和后缘，其中仿形轮廓包括压力侧和吸入侧，其中翼弦具有在前缘和后缘间延伸的弦长，仿形轮廓在由入射气流冲击时产生升力。

背景技术

理想的是，翼型的风力涡轮机叶片形状类似于飞机机翼的轮廓，其中叶片的翼弦平面宽度及其一阶导数随离桨毂距离减小而连续地增大。这导致叶片理想的是在桨毂附近较宽。这在必须将叶片安装到桨毂上时又引发了问题，且此外，这在叶片操作期间由于叶片较大表面面积而引起了较大的负载，诸如暴风负载。

因此，多年来，叶片的构造已朝一定形状发展，其中叶片由最接近桨毂的根部区、包括最远离桨毂的升力产生轮廓的翼型区，以及根部区与翼型区之间的过渡区构成。翼型区具有相对于产生升力理想或几乎很理想的叶片形状，而根部区具有大致圆形的截面，这减小了暴风负载，且使得将叶片安装至桨毂较为容易和安全。根部区的直径优选为沿整个根部区恒定。由于圆形截面，故根部区不会有助于风力涡轮机的发电，且实际上由于阻力而使其降低了少许。如其名称暗含的那样，过渡区具有从根部区的圆形形状逐渐地变至翼型区的翼型轮廓的形状。通常，过渡区中的叶片宽度随离桨毂距离增大而大致线性地增大。

举例来说，用于风力涡轮机的叶片经过一定时间已变得越来越大，且它们现在可能大于60米长，故对优化空气动力性能的需求就在增加。风力涡轮机叶片设计成具有至少20年的操作寿命。因此，叶片总体性能甚至较小的变化在风力涡轮机叶片的寿命内都可累积高度增长的经济利益，这超过了与这些变化相关的附加制造成本。多年来，研究的焦点区域已集中于改善叶片的翼型区，但在最近几年间，越来越多的焦点已集中于还改善叶片根部和过渡区的空气动力性能。

WO2007/065434公开了一种叶片，其中根部区设有缺口和/或凸起，以便从此叶片的部分上减少阻力。

WO2007/045244公开了一种叶片，其中根部区和过渡区设计成以便具有至少两个单独的翼型轮廓，以便增大这些区的升力。

WO0208600描述了一种风力涡轮机，其中风力涡轮机的输出通过向风力涡轮机的根部区段提供部件来增大，该部件以由该部件和根部区段构成的组件可吸收风能且增大风力涡轮机的总体效率的方式设计。

WO2007/118581公开了一种叶片，其中叶片的内侧部分在叶片压力侧上设有流动引导装置，以便通过增加升力来提高叶片的空气动力性能。然而，提出的设计由于三角形截面而刚性很大，且因此流动引导装置在叶片弯曲时具有与叶片表面分开的趋势。

DE102008002930公开了一种风力涡轮机叶片，其设有流动引导装置，该流动引导装置包括底座和板形元件，板形元件在叶片的横向方向上沿叶片翼弦延伸。

发明内容

本发明的目的在于获得一种新型的叶片，且该新型的叶片克服或改善了现有的技术的至少一个缺点，或提供了有用的备选方案。

根据本发明的第一方面，一种风力涡轮机叶片设有附接到仿形轮廓上的沿纵向延伸的流动引导装置，该流动引导装置包括：底座，其具有最接近根部端的第一纵向端和最接近末梢端的第二纵向端，最接近前缘的第一侧和最接近后缘的第二侧以及第一表面和第二表面，底座的第一表面附接到仿形轮廓上，而第二表面背对仿形轮廓，其中沿从第一端到第二端的方向大致沿纵向延伸的板形元件从底座第二表面突出，其中流动引导装置布置成以便在叶片由入射气流冲击时，在流动引导装置与叶片后缘之间的点处产生气流与叶片压力侧的分离。因此，应当认识到的是，流动引导装置以离后缘一定距离(即，以一定间隔)布置在前缘与后缘之间。

相比于WO2007/118581中所述的扰流器的已知结构，该结构具有的优点在于其更为灵活，且将减小流动引导装置部分端部处的剥落力。因此，底座具有较小与叶片表面断开的趋势。类似于WO2007/118581中所述的扰流器装置，本装置可用作高升力装置，其用于将升力加至叶片的某些纵向区域，因此有助于年能量产能。

流动引导装置有利的是布置成大致平行于风力涡轮机叶片的纵轴线，例如，桨距轴线。因此，流动引导装置的纵向方向和叶片的纵轴线形成小于30度或小于20度的角。

流动引导装置优选为永久性地附接到风力涡轮机叶片的表面上，且可能未主动地受控制。因此，前表面的定向是非可调的。另外，还认识到流动引导装置用于增大升力和能量产能。因此，流动引导装置作为备选可表示为高升力装置。