[发明专利]用于风力涡轮机转子的叶片

说明书

技术领域

本发明涉及用于具有大致水平的转子轴的风力涡轮机转子的叶片，所述转子包括毂，在该处，在沿着纵向轴线的纵向内看去，所述叶片包括最接近所述毂的根部区域、最远离毂的翼面区域和在所述根部区域和所述翼面区域之间可选的过渡区域，且在该处，如在横向内看去，所述叶片包括前缘和后缘以及在所述叶片的所述前缘和所述后缘之间延伸的弦平面，其中所述根部区域具有大致圆形的横截面。 

背景技术

理想情况下，翼型的叶片形如典型的飞机机翼，其中随着到所述毂的距离的减少，所述叶片的弦平面宽度及其一阶导数持续增加。这导致叶片在理想情况下在所述毂的附近是相当宽的。这在必须将所述叶片安装到所述毂上时再一次导致出现若干问题，而且在所述叶片安装好时由于所述叶片的表面面积较大从而会引起较大的载荷诸如风暴载荷。 

因此，多年来，叶片的构造已经朝着一种形状发展，即：所述叶片包括最接近所述毂的根部区域、最远离所述毂的翼面区域和介于所述根部区域与翼面区域之间的过渡区域。所述翼面区域具有理想的或近乎理想的叶片形状，而另一方面所述根部区域具有大致圆形的横截面从而减小了风暴载荷并使得将叶片安装到所述毂上更为容易且更安全。所述根部区域的直径优选地沿着整个根部区域是恒定的。由于所述圆形横截面，因此所述根部区域无助于所述风力涡轮机的生产，而且，事实上，由于存在风阻力而使产量略为降低。正如其名称所暗示的，所述过渡区域具有从所述根部区域的圆形形状逐渐变为所述翼面区域的翼面轮廓的形状。通常，所述过渡区域的宽度随着到所述毂的距离的增加而大致线性地增加。 

在高尔夫领域中，人所共知的是，带凹痕(所谓的凹坑)的高尔夫球能够比具有光滑表面的高尔夫球飞得更远。这是由于所述高尔夫球在飞越天空时经受的空气动力学风阻力的减少。所述高尔夫球受到两种类型的风阻力。所述第一种类型是由于在所述球移动通过空气时所受到的摩擦力，但摩擦力仅仅解释了所述高尔夫球经受的总的风阻力的一小部分的原因。所述风阻力的主要部分归因于所述球后方气流的分离，这被称为由于分离导致产生的压力损失。 

所述高尔夫球后方的分离间隙越大，所述高尔夫球后方的所述压力损失越大。因而，在所述球的前面和后面之间的压差增加，且因此所述高尔夫经受的所述风阻力也增加。 

在层流气流经过球体的情况下，在所述高尔夫球后方的分离间隙相当大，而所述分离间隙对于湍流气流而言则显著地较小。因此，高尔夫球具有凹坑，这导致围绕所述高尔夫球的气流从湍流状向湍流状变化，这还使得气流“保持”在所述高尔夫球表面上的时间更长，并减小了在所述高尔夫球后方的分离间隙。 

发明内容

本发明的目的是为风力涡轮机叶片提供新的和改进的构造。 

根据本发明，此目的是通过具有设置在至少所述根部区域内的若干凹痕和/或突起的表面区域而达到的，所述凹痕和/或突起成形且具有一定尺寸以改进越过所述叶片的表面的风流动，即，减小在转子旋转期间所述叶片的后缘后方(或根部区域)的分离间隙。因而利用了由所述高尔夫球关于产生湍流气流而得知的原理。这样，所述根部部分的空气动力学空气阻力减小，由此使风力涡轮机的产量增加和所述叶片上的风暴载荷减小。这尤其是适用于特别宽大的叶片和带有毂延伸件(hub extender)的叶片。优选地，所述表面区域包括大量的凹痕和/或突起。 

优选地，所述叶片被成形为由纤维增强聚合物制成的壳体。 

根据本发明的叶片的一个优选实施例，所述的表面区域大致沿所述根部区域的整个长度延伸。因而，所述空气阻力沿所述根部区域的整个长度减小。 

根据一个适当的实施例，所述根部区域具有大致圆形横截面。这样，较容易将所述叶片锚定到所述毂上。 

根据一个特定的实施例，所述表面区域包括第一区部分和第二区域部分，沿一定角度方向看去，在该处第一和第二区域部分分别至少从30度延伸到150度、以及从-30度延伸到-150度，或者分别从60度延伸到135度、以及从-60度延伸到-135度，或者分别从60度延伸到120度、以及从-60度延伸到-120度，在该处从纵向轴线到前缘的线被定义为0度，且从纵向轴线到后缘的线被定义为180度(或-180度)。然而，所述凹痕和/或突起可以沿整个角度方向排布，即，从-180度到-180度。