[实用新型]涡流发生器、涡流发生器单元板及具有该涡流发生器的风轮叶片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能够提高风力发电机组风轮叶片气动性能的装置，以及包含有该装置的风力发电机组风轮叶片。

背景技术

现有的大型风力发电机组风轮叶片都是采用大厚度的风力发电机组叶片专用翼型，而为了增加叶片的结构刚度，根部翼型的厚度可以达到弦长的 60%。对于采用厚翼型的专用叶片，在风轮叶片的运行过程中，气流通过时，容易与叶片表面发生分离现象，尤其是风速较大时，这种现象会非常明显。当气流产生分离时，会使叶片失速迎角减小，最大升力系数降低，这样会增加风轮叶片的阻力，降低升力，导致叶片提前失速和不对称失速，减小风力发电机组风轮叶片的对风能的利用效率。

为了克服上述缺陷，中国发明专利CN102536632A公布了一种具有涡流发生器的风轮机叶片，具体来说，是在叶片的吸力面上定位有多个一体式涡流发生器，具体是在设计风轮叶片的成型叶片模具主体的同时，在叶片模具上还成型有涡流发生器腔，涡流发生器腔配置为向模具主体的限定表面开口。为此目的，涡流发生器腔为诸如三角柱的三维形状，涡流发生器腔可限定涡流发生器的不同形状。如此，在制作叶片的同时，于叶片的吸力面上一体形成若干涡流发生器。

涡流发生器的工作原理如图1所示，在风轮叶片上设置涡流发生器后，流经风轮机叶片上的空气形成边界层，边界层会在叶片的外表面分离，当气流经过叶片表面并与涡流发生器接触时，气流会产生涡流，并转向更接近叶片的表面，因此通过使用涡流发生器可以推迟边界层与叶片外边面的分离。

但是，该现有技术中的涡流发生器设置时，其与叶片表面及叶片的前缘之间基本呈垂直状态，涡流发生器处发生涡流的作用有限，因此还有待改进。

另外，现有技术中成型涡流发生器的制作工艺，是在叶片主体模具制作时同时制作涡流发生器腔，因此，对于不同风电场的不同自然风力条件，可能需要设计出不同的叶片主体，同时根据实际工作环境，需要在叶片主体的不同位置处配以不同形状、规格、数量的涡流发生器，因而同一叶片主体模具无法适应多种风电场，叶片生产厂家每次都需要“量身定做”，即重新设计所需的主体模具，对于风轮叶片这种大尺寸的工件来说，设计和制作成本非常高，可以说现有技术安装涡流发生器的方法很不灵活，通用性低，成本过高。其次，在某些风力场使用叶片一定时期后，或在不同的季节，风力条件发生明显变化时，还需要对叶片表面的涡流发生器做一些微调，例如俯仰角度、偏转方向、安装位置、数量等的微调处理，以得到最符合所在风电场的风力条件的叶片结构。显然，上述现有技术的风轮叶片结构，无法做到这些。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的之一是提供一种风轮叶片表面所使用的涡流发生器，可推迟气流边界层与叶片表面的分离，同时减小涡流发生器本体对气流的阻力，以进一步提高风力发电机组的效率。

本实用新型的另一目的是提供涡流发生器单元板结构，其用于安装在叶片表面，当要对叶片表面的涡流发生器做调整时，无需重新设计涡流发生器的主体模具，只需将涡流发生器单元板按照需要进行组合、安装在预定位置处即可。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种涡流发生器，设置在风力发电机组的风轮叶片上，其用于延缓气流与风轮叶片表面的分离，所述涡流发生器固定在距离该风轮叶片前缘20%-30%的弦长位置处，且所述涡流发生器成对设置，所述每对涡流发生器都互成“八”字型设置，各涡流发生器与气流的来流方向形成有小于15°的夹角，与安装面的表面形成小于90°的侧向角。

优选的，该侧向角为75°到85°之间

优选的，所述涡流发生器为三角形或者四边形的片状结构。

优选的，所述涡流发生器的高度在3厘米至7厘米之间。

本实用新型还提供一种涡流发生器单元板，其包括一个平板以及n对设于该平板上的涡流发生器，所述涡流发生器为上述的涡流发生器，其中n为自然数。

优选的，所述涡流发生器与所述平板为一体成型。

优选的，所述涡流发生器以结构胶粘接或焊接在该平板上。

本实用新型另提供一种安装有若干上述涡流发生器的风力发电机组的风轮叶片。

本实用新型还提供一种安装有至少一块上述涡流发生器单元板的风力发电机组的风轮叶片。

优选的，在风轮叶片上安装上述的涡流发生器单元板时，是先在该风轮叶片表面预定位置处打磨一深度为1毫米至2毫米凹陷，然后将单元板设于该凹陷内，再以结构胶将两者粘接于一体。