[发明专利]用于风力涡轮机的转子叶片及风力涡轮机场

说明书

用于风力涡轮机的转子叶片包括具有叶尖(8)的主叶片部(4)。叶尖(8)在操作期间在转子叶片(1)下游引起叶尖涡流。叶尖(8)包括配置为在转子叶片(1)的操作期间对叶尖涡流去稳定化的涡流去稳定器(7)。此外，本发明涉及包括设置在网格中的多个风力涡轮机的风力涡轮机场。预定网格的边界(例如，网格的前排)上的一个或多个风力涡轮机设置有根据本发明的至少一个转子叶片(1)。

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机的转子叶片，其包括具有叶尖的主叶片部，其中，叶尖在操作期间在转子叶片下游引起叶尖涡流。在另外的方面，本发明涉及包括放置在预定网格中的多个风力涡轮机的风力涡轮机场。

背景技术

欧洲专利申请EP-A-2508750公开了一种风力涡轮机，其中，每个转子叶片的一部分设置有具有锯齿状边缘或锯齿外形的面板，或具有扁平的置换面板以降低噪声。如在该公开中公开的面板跨越转子叶片长度的约三分之一，这是实质影响风力涡轮机的噪声发射所需要的。

美国专利公开US6,431,498B1(Watts等)公开了修改翼部以与具有直前缘的类似扇翼相比提供增加的升力的设备。由于翼部在横向方向上延伸并限定了纵向上游方向，该设备形成面向上游方向的横向延伸的前缘(‘扇贝式机翼前缘’)。该设备形成沿前缘横向间隔的多个突起部，突起部生成平滑的改变，相对于沿前缘的上游流向沿前缘交替地向前和向后摆动。

美国专利申请US2009/0074585(Koegler等)公开了风力发电机和涡轮机叶片，其包括具有非常窄的锯齿状物的后缘，其中，锯齿状物用于在涡轮机叶片操作期间减小后缘噪音。在实施方式中，涡轮机叶片的后缘包括多个三角形锯齿状物，该三角形锯齿状物在气流方向上具有为局部翼弦的约10-40％的长度。

这些现有技术的涡轮叶片被设计为最大化升力、最小化阻力、提供转子叶片的最大空气动力效率和/或更低的噪声发射。

发明内容

本发明试图改善风电厂或风能电场设定中的多个风力涡轮机的整体效率。为此，本发明试图通过修改转子叶片的空气动力特性来修改一个或多个风力涡轮机的风流动行为。

根据本发明，用于风力涡轮机的转子叶片如上文限定被提供，其中，叶尖包括配置为在转子叶片操作期间对叶尖涡流去稳定化的涡流去稳定器。

在另外的实施方式中，叶尖具有为主叶片部的顺翼展方向总长度的至多10％(例如，至多5％)的顺翼展方向总长度。这仅引起了具有涡流去稳定器的特定的转子叶片效率上的有限损失并提供了对尾流混合的期望改善。

根据以行布置的排列中的多个风力涡轮机上的实验中已经发现，在由两个或更多上游风力涡轮机产生的尾流中操作的风力涡轮机可产生比在由单个上游风力涡轮机产生的尾流中操作的风力涡轮机更多的电能。此外已经发现，在来自最上游风力涡轮机的尾流中驱动的风力涡轮机的电能产生的下降未必对应于或意味着所述最上游涡轮机的尾流中的风能的减少。该意想不到的效果归因于由最上游风力涡轮机产生的尾流的混合或湍流的缺乏。此外，对于多个风力涡轮机的以行布置的排列，已经发现的是，紧随最上游风力涡轮机的混合或湍流的缺乏使得下游的风力涡轮机产生更少电力并变得更加没有效率。

本发明的意想不到的并出人意料的效果为风力涡轮机场中的一个或多个上游风力涡轮机的效率的下降实际上提高了下游的风力涡轮机效率，以使得风力涡轮机场(风力涡轮机电厂或风电厂)的整体效率实际上被提高。

在一组实施方式中，涡流去稳定器提供改变的局部弦或沿后缘的具有周期性宽度的周期性，该周期性宽度处于叶尖的联合局部弦长度的30％和300％之间。在另外的实施方式中，周期性宽度处于叶尖的联合局部弦长度的50％和200％之间，或甚至在80％和160％之间，例如，100％。改变的局部弦可引起正弦型变化，但也可使用其它形式，例如，梯形变化的三角形。这些周期性宽度的值明显大于现有技术出版物中用于降噪目的的周期形状(其事实上试图模仿鸟的羽毛)。