[发明专利]风力涡轮机转子叶片

说明书

本发明描述了一种包括根部和翼面部分的风力涡轮机转子叶片，所述叶片包括：加厚区，在加厚区中，叶片具有至少0.45的厚度系数，加厚区从叶片的内毂端向外延伸至叶片的翼面部分中；以及气流修正装置，气流修正装置在加厚区的至少一部分上被布置在叶片的压力侧上，气流修正装置包括扰流器和漩涡发生器，扰流器被实现成增加叶片提升力，漩涡发生器被布置在前缘与后缘之间并被实现成在漩涡发生器与扰流器之间保持附着气流。本发明还描述了具有至少一个此类转子叶片的风力涡轮机。本发明还描述了一种气流修正装置，用于针对具有至少0.45的厚度系数的叶片的区域修正风力涡轮机转子叶片的压力侧上的气流。

技术领域

本发明描述了风力涡轮机转子叶片、风力涡轮机以及气流修正装置。

背景技术

在常规风力涡轮机中，许多叶片（通常是三个）被安装到毂上，其能够迎风。每个叶片通常借助于变浆系统被连接到毂，使得能够根据需要来调整叶片的俯仰角或“迎角”，例如以允许从风中提取更多的能量或使叶片在大风条件下朝向顺浆偏航。在操作期间，叶片将来字符鞥的动能转换成转子的旋转能量以便驱动发电机。具有约为几兆瓦的高额定功率的风力涡轮机正在开发中。针对此类大型风力涡轮机，重要的是设计叶片，使得能够从风中提取尽可能多的能量。这可以通过延长叶片长度以增加可用表面面积来实现。然而，叶片的最大长度通常受到叶片尖端速度的约束，以避免不期望的噪声水平。与长叶片相关联的另一问题是较细的外端可能弯曲并与风力涡轮机塔架相碰撞。因此，可以使毂（和机舱）从水平面向上倾斜几度以使碰撞风险最小化。

在如何使叶片效率最大化的问题的一个方法中，可以使叶片的弦长朝着根部增加，使得叶片的最宽点接近于毂。然而，此类叶片设计导致塔架上的较高负荷、较高制造成本和运输叶片方面的困难。

在致力于叶片碰撞方面的另一方法中，通过使用碳纤维而不是仅使用普通玻璃纤维来使得较长叶片更具有刚性。然而，此类叶片比常规玻璃纤维叶片更昂贵，并且可以相当可观地增加风力涡轮机的总成本。

在另一方法中，与更纤细从而“较厚”的叶片设计相组合的扰流器的使用被认为接近于根部，即叶片在圆形根部与较平坦的翼面部分之间的过渡区中具有约0.5的相对高的厚度系数。翼面的一段处的厚度系数被定义为最长垂直线与该段的垂直的弦长的比。在用于具有约2m的直径的圆形根部的此叶片设计中，过渡区中的弦长被保持得相对短，以便减小其下部区域中的叶片上的拉伸负荷。扰流器用于改善相对厚的过渡区中的叶片的性能。然而，过渡区中的高厚度系数能够导致气流随叶片旋转而从叶片的压力侧分离。结果，减小了叶片的升力系数，降低了扰流器的有效性，并且还降低了叶片的效率。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种克服了上述问题的改善的叶片设计。

此目的由权利要求1的涡轮机转子叶片，由权利要求13的风力涡轮机以及由权利要求14的气流修正装置来实现。

根据本发明，一种包括根部和翼面部分的风力涡轮机转子叶片包括：加厚区，在加厚区中，叶片具有至少0.45的厚度系数，该加厚区从叶片的内毂端向外延伸到叶片的翼面部分中；以及气流修正装置，气流修正装置在加厚区的至少一部分上被布置在叶片的压力侧上，该气流修正装置包括扰流器（spoiler）和漩涡发生器，扰流器沿着叶片的后缘布置并被实现成增加叶片提升力，漩涡发生器被布置在前缘与后缘之间并被实现成保持漩涡发生器与扰流器之间的附着气流，即确保气流保持被附着在压力侧的表面上。