[发明专利]成形为增强尾流扩散的转子叶片

权利要求书

1.一种用于水平轴风力涡轮机转子的叶片，其特征在于,所述叶片包括径向外部能量提取部分以及径向内部通风部分，所述径向内部通风部分成形为在使用中通过从风力中提取较低水平的能量来使所述转子的尾流的中心区域通风，

其中所述叶片为单一的叶片，

其中所述径向内部通风部分具有大于所述叶片的长度的15％的轴向长度，

其中所述叶片具有至少50米的长度，并且

其中所述叶片包括从所述径向外部能量提取部分的局部叶片扭转角和空气动力学形状到所述径向内部通风部分的局部叶片扭转角和空气动力学形状的平滑过渡。

2.根据权利要求1所述的叶片，其中所述径向内部通风部分具有小于所述叶片的长度的50％的轴向长度。

3.根据权利要求2所述的叶片，其中所述叶片的所述径向内部通风部分成形为在使用中提取小于由所述叶片所提取的总能量的2％。

4.根据权利要求1、2或3所述的叶片，其中所述径向内部通风部分成形为使得在使用中在额定风速下，在紧接所述转子的下风向方向上的尾流的中心区域中的风的速度为紧接所述转子的上风向方向的风的速度的至少80％。

5.根据前述权利要求1-3中任一权利要求所述的叶片，其中所述叶片的所述径向内部通风部分具有对于从风力中提取最大能量并不最优的局部叶片扭转角和/或空气动力学形状。

6.根据前述权利要求1-3中任一权利要求所述的叶片，其中所述叶片的所述径向内部通风部分成形为使得当所述转子在其最大功率系数下操作时，所述转子实现对于由所述径向内部通风部分扫掠的区域的低于15％的平均功率系数。

7.根据前述权利要求1-3中任一权利要求所述的叶片，其中所述径向外部能量提取部分成形为使得当所述转子在使用中且在其最大功率系数下操作时，在沿所述叶片的所述径向外部能量提取部分的每个点处的局部叶片扭转角和局部叶片形状对于从风力中提取能量是近似最优的。

8.根据前述权利要求1-3中任一权利要求所述的叶片，其中所述叶片的所述径向外部能量提取部分成形为使得在使用中，当所述转子在其最大功率系数下操作时，所述转子实现对于由所述径向外部能量提取部分扫掠的区域的至少40％的平均功率系数。

9.根据权利要求1所述的叶片，其中所述径向内部通风部分成形为在使用中通过将额外能量赋予到尾流的中心区域来使所述转子的尾流的中心区域通风。

10.一种用于水平轴风力涡轮机转子的转子，其特征在于,所述转子包括轮毂和安装到所述轮毂的至少两个根据前述权利要求中任一权利要求所述的叶片。

11.一种水平轴风力涡轮机，其特征在于,其包括塔架、安装在所述塔架的顶部的舱体，以及根据权利要求10所述的转子，所述转子耦合到所述舱体的发电机以产生电力。

12.一种水平轴风力涡轮机的阵列，其特征在于,所述风力涡轮机中的至少一个是根据权利要求11所述的风力涡轮机。

13.一种设计用于水平轴风力涡轮机转子的转子叶片的计算机辅助方法，其特征在于,所述方法包括：

设计所述转子叶片的径向外部能量提取部分以便从风力中提取最大功率；以及

设计所述转子叶片的径向内部通风部分以便通过从风力中提取较低功率或将能量赋予到尾流，以及通过产生低阻力来使所述转子的所述尾流的中心区域通风，

其中所述转子叶片为单一的叶片，

其中所述径向内部通风部分具有大于所述转子叶片的长度的15％的轴向长度，

其中所述转子叶片具有至少50米的长度，并且

其中所述转子叶片包括从所述径向外部能量提取部分的局部叶片扭转角和空气动力学形状到所述径向内部通风部分的局部叶片扭转角和空气动力学形状的平滑过渡。