[发明专利]带有尖端锯齿的风力涡轮机叶片

说明书

本发明涉及包括两个或更多个沿着后缘（20）的一部分设置的锯齿（100a，100b，100c）的风力涡轮机叶片（10）。所述部分（S）从尖端（14）朝向根端（16）展向延伸全部叶片长度（L）的最多5％。最靠近尖端的锯齿（100a）具有比所述部分中的至少一个其他锯齿（100b，100c）的相应高度（H）和/或宽度（W）大的高度（H）和/或宽度（W）。本发明还涉及包括至少一个本发明的风力涡轮机叶片（10）的风力涡轮机（2），并且涉及锯齿板（66）。

发明领域

本发明涉及一种风力涡轮机叶片，其包括两个或更多个沿着后缘的一部分设置的锯齿。在其他方面中，本发明涉及一种包括至少一个根据本发明的风力涡轮机叶片的风力涡轮机，并且涉及一种用于风力涡轮机叶片的锯齿板。

发明背景

风能由于其清洁、环保的能源产出而变得日益受到大众欢迎。通过使用被生成以使效率最大化的复杂的叶片设计，现代风力涡轮机的转子叶片捕获由运动引起的风能。现今涡轮机叶片可以是在长度上超过80米且在宽度上超过4米。叶片被典型地由纤维增强聚合物材料制成，并且包括压力侧壳体半部和吸力侧壳体半部。典型的叶片的截面轮廓包括用于产生气流的翼型，该气流导致两侧之间压力差。所产生的升力产生用于生成电力的扭矩。

操作挑战典型地包括产生了与风力发电厂操作相关的噪声。因此，声发射消减装置和相关的叶片设计是被日益期望的。为此，现代风力涡轮机叶片有时沿着叶片后缘设置有锯齿，为了减少叶片后缘噪声和/或为了改进风力涡轮机叶片效率。

在这方面，美国专利申请号2009/0074585 A1公开了一种风力涡轮机叶片，其设置有被布置在风力涡轮机叶片的表面上使得它们形成锯齿的噪声消减特征。锯齿一般在从根端到尖端的展向（spanwise）方向上在尺寸上减小。在WO 2014/086564 A1和WO 2014/086919 A1中公开了类似的方案。

US 2012/027590 A1公开了一种风力涡轮机叶片，其设置有被布置在调制设计中并与叶片尖端间隔开的噪声消减器。美国专利号5,533,865公开了类似的设计。

此外，风力涡轮机的操作典型地导致了转子叶片下游的叶片尖端涡流的产生。这种涡流可能是不稳定性、空气动力学噪声和相互作用的主要来源。因此，期望在操作期间降低从叶片尖端流出的这种涡流的强度。为此，现有技术方法（特别是用于航空航天应用的方法）包括了对于小翼（winglet）或类似装置的使用。然而，风力涡轮机叶片尖端产生尖端涡及其衰减的确切机制仍未被完全理解。

因此，本发明的一个目的是提供一种具有改进的后缘构造的风力涡轮机叶片。

本发明的另一个目的是改进风力涡轮机的效率，例如风电场中的多个风力涡轮机的效率。

本发明的另一个目的是以简单且有效的方式来改进转子叶片的空气动力学（aerodynamic）。

发明概要

在第一方面中，本发明涉及一种具有成型轮廓的风力涡轮机叶片，所述成型轮廓包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘，所述前缘和所述后缘带有具有在其间延伸的弦长的弦，所述风力涡轮机叶片在根端与尖端之间在展向方向上延伸，所述风力涡轮机叶片包括两个或更多个沿着后缘的一部分设置的锯齿，所述部分从尖端朝向根端展向延伸全部叶片长度的最多5％，其中，最靠近尖端的锯齿具有比所述部分中的至少一个其他锯齿的相应高度和/或宽度大的高度和/或宽度。

本发明人已经发现，如根据本发明所构造的锯齿减轻了叶片尖端涡流的强度。通过根据本发明设计锯齿，最靠近尖端的锯齿产生足够大的抵消了尖端涡流的旋转的涡流。因此，尖端涡流的能量将被更快速地耗散。例如通过减小其大小和/或通过改变其位置，效果是减少了尖端涡流的不期望的影响。