[发明专利]用于增加由风力涡轮机进行的能量捕获的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及风力涡轮机的领域，并且更具体地涉及包括明显拱部的风力涡轮机叶片。

背景技术

风力涡轮机在可再生发电源的领域中变得越来越重要。近来，除了常规发电方法以外，风力涡轮机技术已应用于大规模发电应用。因此，在变化的风力条件下最小化风力涡轮机的负荷的同时最大化性能至关重要。典型地，风力涡轮机的性能由于风力涡轮机的运行条件的变化而减小。运行条件典型地包括环境条件，例如风向、风速、迎角等。例如，风向的变化可能改变叶片的迎角，这可能改变叶片的性能。然而，这样的环境条件可能超出人的控制。所以，已试图检测运行条件并且相应地控制风力涡轮机以在不利状况下增加风力涡轮机的性能。为了增加风力涡轮机的性能，也已试图设计可以经受运行条件的变化的最佳翼型。

最佳翼型可以基于风力涡轮机的运行条件和若干参数之间的各种关系进行设计。所述参数例如包括操作迎角和翼型性质，即，升力系数、曳力系数、失速角等。例如，图1显示了具有吸力侧的示例性一般翼型。如图1中所示，风流在分离点从翼型的吸力侧过早地分离。风的过早分离形成大分离区域，并且由于曳力系数的增加而增加作用于翼型的曳力。因此，可能减小具有带这样的翼型的叶片的风力涡轮机的性能。

考虑到以上情况，有益的并且有利的是提供一种系统，所述系统包括具有最佳设计或轮廓的叶片。特别地，将有益的是提供具有最佳设计或轮廓的翼型以在更宽的操作裕度上增加系统的性能。

发明内容

简而言之，根据本发明的一方面，提出了一种叶片。该叶片包括近端和远端，以及在近端和远端之间延伸的明显拱部，其中该明显拱部邻近后缘并且位于叶片的吸力侧，并且在某个位置的明显拱部的幅度在所述位置处的叶片的横截面的弦的长度的大约0.7％至大约1.4％之间变化。

根据另一个方面，提出了一种系统。该系统包括多个叶片，其中多个叶片的每一个包括多个翼型，多个翼型的每一个包括明显拱部，其中该明显拱部位于吸力侧并且邻近多个翼型的每一个的后缘，并且明显拱部包括在多个翼型的每一个的弦的长度的大约0.7％至大约1.4％之间变化的幅度。

根据本发明的又一个方面，提出了一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括多个叶片，其中多个叶片的每一个包括多个翼型，多个翼型的每一个包括明显拱部，其中该明显拱部位于吸力侧并且邻近多个翼型的每一个的后缘，并且明显拱部包括在多个翼型的每一个的弦的长度的大约0.7％至大约1.4％之间变化的幅度。

根据本发明的又一个方面，提出了一种水平轴线风力涡轮机。该水平轴线风力涡轮机包括多个叶片，其中多个叶片的每一个包括多个翼型，多个翼型的每一个包括一部分明显拱部，其中该明显拱部位于吸力侧并且邻近多个翼型的每一个的后缘，并且明显拱部包括在多个翼型的每一个的弦的长度的大约0.7％至大约1.4％之间变化的幅度。

根据本发明的又一个方面，提出了一种组装转子叶片的方法。所述方法包括以下步骤：形成所述转子叶片的多个模块，其中模块中的一个或多个或模块的各部分包括明显拱部，以及相继地联接模块以形成转子叶片，其中明显拱部邻近后缘并且位于转子叶片的吸力侧，并且在某个位置的明显拱部的幅度在所述位置处的叶片的横截面的弦的长度的大约0.7％至大约1.4％之间变化。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得明显，在附图中相似的附图标记始终表示相似的部件，其中：

图1示出了一般翼型，所述翼型显示了由于翼型的轮廓引起的风流的过早分离；

图2是根据本发明的实施例的包括多个叶片的示例性风力涡轮机系统的示意图，每个叶片包括明显拱部；

图3显示了根据本发明的实施例的叶片的翼型以示出翼型的示例性明显拱部；

图4显示了根据本发明的实施例的包括明显拱部的翼型以示出由于明显拱部引起的对风流分离的影响；以及

图5是根据本发明的实施例的流程图，所述流程图表示在用于组装具有明显拱部的叶片的示例性方法中涉及的步骤。

具体实施方式

如下面详细地所述，本发明的实施例涉及一种叶片，所述叶片具有在叶片的近端和远端之间延伸的明显拱部。更特别地，本发明的实施例涉及一种叶片的翼型，所述翼型具有在吸力侧并且邻近翼型的后缘的明显拱部。当在本发明中使用时，术语“翼型”可以用于表示由叶片的横截面限定的设计或形状。