[发明专利]风轮叶片和用于减小风轮中噪音的方法

说明书

技术领域

背景技术

风轮噪音的气体动力部分是日益重要的质量关键(CTQ)。由于市场 促使产品设计趋向具有更高叶片尖端速度的更大的涡轮，因而风轮噪音 的气体动力部分基于竞争力和调整前景而具有重要性。在此，气体动力 噪音对于设计的效率和收益变为决定性的限制。因此，需要减噪方案。

本发明限定一种方案，其中，将材料技术用作减噪手段，目标针对 叶片自噪音和尖端噪音这两种风轮气体动力噪音的主要部分。在过去， 气体动力成形已经成为实现低噪音水平的主要手段，例如，使用大弦、 可靠性更高的叶片、低噪音桨翼设计、平面形式和尖端/小翼几何形状。 使用诸如后缘锯齿、锋锐后缘插入物之类的附加件的减噪方案也已进行 了研究并在一些情况下投入生产。

发明内容

本发明提出在风轮叶片中包含多孔材料，以通过减少噪音源和/或 削弱和吸收噪音而减噪。

本发明可体现在一种风轮叶片中，该风轮叶片包括：压力侧和抽吸 侧、前缘、后缘、和尖端区域，所述叶片的至少一部分由多孔材料形成， 所述多孔材料部分限定所述叶片的露出表面的一部分，由此，利用所述 多孔材料通过减少噪音源和/或削弱和吸收噪音而减小气体动力噪音。

本发明还可体现在一种在风轮中减噪的方法中，其中，通过减少噪 音源和利用风轮叶片削弱和吸收噪音两种方式中的至少一种方式减小 噪音，该方法包括：提供用于风轮的风轮叶片，所述叶片具有压力侧和 抽吸侧、前缘、后缘、和尖端区域；其中所述叶片的至少一部分由多孔 材料形成，所述多孔材料部分限定所述叶片的露出表面的一部分。

附图说明

图1是根据本发明示例性实施例的风轮叶片(桨翼)的示意性横截 面图，其中，全部桨翼部分包括多孔材料；

图2是根据本发明另一示例性实施例的风轮叶片(桨翼)的示意性 横截面图，其中，局部桨翼部分包括多孔材料；

图3是根据本发明另一示例性实施例的风轮叶片(桨翼)的示意性 横截面图，其中，后缘桨翼部分包括多孔材料；

图4是显示图3所示后缘桨翼部分的可替代示例的细节的示意性横 截面图；

图5是显示图3所示后缘桨翼部分的另一可替代示例的细节的示意 性横截面图；

图6是显示图3所示后缘桨翼部分的又一可替代示例的细节的示意 性横截面图；

图7是根据本发明进一步的示例性实施例的具有通过多孔材料制 成的叶片外侧部分的风轮叶片的示意性平面图；

图8是图7所示风轮叶片外侧部分的示意性前视图；

图9是具有包含多孔材料的叶片外侧部分的另一风轮叶片的示意 性前视图；

图10是根据本发明的再一示例性实施例的具有叶片尖端区域的风 轮叶片的示意性平面图，其中，尖端和后缘的一部分由多孔材料制成； 和

图11是根据本发明示例性实施例的风轮叶片的示意性平面图，其 中，所述叶片具有用作叶片闪电防护系统一部分的金属泡沫体外侧部分 或尖端区域。

具体实施方式

如前所述，本发明提出在风轮叶片中包含多孔材料以通过减少噪音 源和/或削弱和吸收噪音而减噪。

更具体地，对于减少噪音源而言，如在本发明的示例性实施例中所 提到的多孔材料用于例如叶片结构的尾端上，影响叶片上的边界层流以 及相关的湍流(turbulence)活动。通过控制被提供到所述流的阻力， 通过影响边界层中湍流涡旋(turbulent eddy)的孔隙率和/或其他表 面特性，湍流噪音源可以被削减以产生较低的噪音或使频谱移向更易于 削弱的频率。在旋涡(vortical)流的区域中，例如在尖端区域中，所 述结构可以完全由多孔材料制成，多孔材料的特性将适于使形成尖端噪 音主源的尖端涡流(vortex)的尺寸和强度减小。因此，在某种意义上， 多孔材料的作用类似于有孔表面处理，有孔表面处理在其他应用中已经 显示可减少气体动力噪音源。

对于削弱和吸收噪音而言，多孔材料自身可以用于削弱和吸收在湍 流边界层中产生或传播的噪音的目的。金属或聚合物(或其他类型，例 如碳)的泡沫体特性，例如孔隙率和深度，可改变而使得叶片自身结构 变为吸声衬垫而且不需要任何专用插入物来吸收气体动力噪音。