[发明专利]制造具有预设计节段的风力涡轮机叶片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造风力涡轮机叶片的方法，其将第一风力涡轮机叶片的纵向节段的设计用于第二风力涡轮机叶片的设计，其中第一风力涡轮机叶片和第二风力涡轮机叶片皆包括纵向延伸的基础部，所述基础部具有：型面轮廓（profiled contour），所述型面轮廓包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘，并且翼弦在所述前缘和所述后缘之间延伸，所述型面轮廓在受到入射空气流冲击时会产生升力，所述型面轮廓沿径向方向被分成最接近所述轮毂的根部区域、最远离所述轮毂的翼面区域和位于所述根部区域与所述翼面区域之间的优选的过渡区域，所述根部区域具有基本上呈圆形或椭圆形的型面（profile），所述翼面区域具有产生升力的型面，所述过渡区域具有沿径向方向从所述根部区域的圆形或椭圆形型面向所述翼面区域的产生升力的型面逐渐改变的型面。本发明进一步涉及风力涡轮机叶片组，其包括至少第一风力涡轮机叶片和第二风力涡轮机叶片，而且还涉及包括这种叶片组的风力涡轮机组。

背景技术

传统上，现代的风力涡轮机叶片是通过先设计叶片本身的外形和空气动力特性来设计的，以便使所述叶片的翼面区段的每个径向区段获得目标载荷和目标轴向诱导（target axial induction）。然后，确定如何根据所述叶片的空气动力设计规格来制造所述叶片。这种叶片的空气动力形状通常较为复杂，各节段具有沿风力涡轮机叶片径向长度的双曲轮廓和多种不同的翼面形状。因此，叶片的制造过程以及用于该制造过程的模具部件的制造都变得相当复杂。总体上，从最初启动开发新型叶片的设计到新型叶片的产品发布所用的时间很长，并且生产和开发的总成本很高。此过程将在后文描述的第一节中更全面地介绍。

WO 01/14740公开了多种改进风力涡轮机叶片型面的方式，以便防止失速（stall）问题。

EP 2 031 242公开了一种安装在风力涡轮机叶片上的叶片元件，以将型面从具有尖锐后缘的翼面形状改变为具有平头后缘的翼型（或称翼剖面）。

DE 199 64 114 A1公开了一种翼型，所述翼型装配有格尼襟翼（Gurney flap）形式的分叉后缘，所述后缘产生周期性的流动扰动。

WO 02/08600公开了一种风力涡轮机叶片，所述叶片设置有翼肋以及在所述叶片的连接部或根部上的涡流发生器。

US 5 088 665公开了一种设置有锯齿形后缘板的风力涡轮机叶片。

WO 2007/140771公开了一种设置有涡流发生条带的风力涡轮机叶片，以防止失速并降低噪声排放。

EP 1 944 505公开了一种风力涡轮机叶片，所述叶片在相对厚度为30%-80%的翼面部分中设置有涡流发生器。

DE 10 2006 017 897公开了一种风力涡轮机叶片，所述叶片在所述叶片的根部区域和过渡区域中设置有扰流器装置。

WO 03/029644公开了一种设计水下水流涡轮机（under water flow turbine）的涡轮机叶片的方法，所述设计方法利用例如轴向诱导因子作为设计参数。所述叶片型面未设置导流装置。

WO 03/098034公开了一种设置有轮毂延长件的风力涡轮机。所述叶片型面未设置导流装置。

US 2007/140858公开了一种模块化地构造的叶片，所述叶片包括远离所组装的叶片的前缘和后缘布置的结合。所述叶片型面未设置导流装置。

US 2007/105431公开了一种模块化地构造的叶片，所述叶片包括多个堆叠的模块节段，其中，使用缆线将所述模块节段夹紧在一起。所述叶片型面未设置导流装置。

EP 0 100 131公开了一种利用拉挤或挤压成型来制造风力涡轮机叶片的方法。所述叶片型面未设置导流装置。

发明内容

本发明的一个目的在于获得一种制造风力涡轮机叶片的新方法，其克服或改善了现有技术中的至少一个缺点或提供了有用的替代。

根据本发明的第一个主题，该目的是通过前文提到的方法实现的，所述方法包括以下步骤：a）对第一叶片的翼面区域的第一纵向区段的第一基础部进行第一叶片设计，b）将用于所述第一基础部的第一叶片设计用于第二叶片的翼面区域的第一纵向区段，从而使得在转子设计点处在没有变流装置的情况下所述第二叶片上的第一基础部的诱导因子偏离目标诱导因子，以及c）为所述第二叶片的第一纵向区段设置第一变流装置，从而调节第一纵向节段的空气动力特性，以在所述第二叶片上所述设计点处基本上满足所述目标诱导因子，其中所述第一纵向节段沿所述第二叶片的翼面区域的纵向长度的至少20%延伸。