[发明专利]具有涡流发生器的转子叶片和风力涡轮机

说明书

本发明涉及一种具有涡流发生器的转子叶片。本发明涉及风力涡轮机的转子叶片，并且涉及一种包括这样的转子叶片中的至少一个的风力涡轮机。所述转子叶片包括配置成产生主涡流的主涡流发生器，以及配置成产生第二涡流的副涡流发生器。所述主涡流发生器的高度大于所述副涡流发生器的高度。此外，所述主涡流发生器和所述副涡流发生器关于彼此被配置和布置成使得：对小于所述副涡流发生器的高度的边界层厚度而言，所述副涡流发生器降低、特别是抵消所述主涡流发生器对所述转子叶片的升力的影响，以及对大于所述副涡流发生器的高度的边界层厚度而言，所述转子叶片的升力基本上不受所述副涡流发生器的存在影响。

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机，并且涉及一种风力涡轮机的转子叶片。具体而言，本发明涉及就空气动力学和结构方面而言如何能够改善转子叶片和包括这样的转子叶片的风力涡轮机的问题。

背景技术

给飞行器（即，飞机）的机翼提供涡流发生器从飞行器的领域是已知的。涡流发生器是在特定条件下改进机翼的气动效率的简单装置。涡流发生器是一种气动附加装置，其能够例如被安装到已完成的机翼，或其能够被结合到新机翼的制造过程中。

还已知涡流发生器对风力涡轮机的转子叶片而言可具有有益的效果。例如，国际专利申请WO 2006/122547 A1公开了一种风力涡轮机的转子叶片，其在转子叶片的背风面侧（即，吸力侧）处具有湍流发生装置。

常规的涡流发生器除其他外具有以下技术效果：由于边界层的重新供能（re-energization）而延迟了转子叶片上的失速。所述边界层是与转子叶片的表面相邻的气流层。在风力涡轮机的操作期间，失速的延迟是高度有利的，这是由于因此就能够以较大范围的攻角来操作风力涡轮机。所述攻角指的是转子叶片的弦线和冲击转子叶片的进入气流的方向之间的角度。

常规的涡流发生器的另一技术效果是增加转子叶片的升力。如果例如由于转子叶片的污染，转子叶片的升力系数已经降低，则这可能是特别有利的。转子叶片的升力系数表征当气流以一定的攻角冲击所述转子叶片时能够产生的升力。在其他参数之中，所述升力系数一般取决于转子叶片是洁净的还是污染的。转子叶片的污染指的是可由虫子、昆虫、灰尘等造成的粗糙表面。污染经常发生在转子叶片的前缘处。概括地说，在污染的转子叶片的情况下，升力系数的增加通常被视为对所有相关的攻角有利。

然而，升力系数的增加也可能是不利的，如果它使转子叶片的最大升力朝向高于没有涡流发生器的转子叶片的最大升力的值增大。例如，对设置涡流发生器增大最大升力的洁净的转子叶片而言就是这种情况。在这种背景下，最大升力的增加通常被视为是不利的，因为转子叶片的载荷增加，并且因此，可能必须复查对转子叶片的结构稳定性的要求。

因此，将需要提供一种风力涡轮机的转子叶片，其被配置成使得它至少部分地克服具有风力涡轮机的常规涡流发生器的常规转子叶片的所述缺点。

发明内容

此目标通过独立权利要求来解决。从属权利要求描述有利的发展和修改。

根据本发明，提供了一种风力涡轮机的转子叶片，所述转子叶片包括配置成产生主涡流的主涡流发生器以及配置成产生副涡流的副涡流发生器。所述主涡流发生器的高度大于所述副涡流发生器的高度。此外，所述主涡流发生器和所述副涡流发生器关于彼此被配置和布置成使得：

a）对小于所述副涡流发生器的高度的边界层厚度而言，所述副涡流发生器降低、特别是抵消所述主涡流发生器对所述转子叶片的升力的影响，以及

b）对大于所述副涡流发生器的高度的边界层厚度而言，所述转子叶片的升力基本上不受所述副涡流发生器的存在影响。