[发明专利]具有降噪特征的用于风力涡轮转子叶片的涡流发生器

说明书

本公开内容涉及具有降噪特征的用于风力涡轮转子叶片的涡流发生器。例如，涡流发生器安装在转子叶片的压力侧或吸入侧上的层流区域内，且具有基部，该基部带有从其延伸的至少一个气流改变元件。基部具有在第一方向上延伸的前缘和后缘。此外，基部包括形成在前缘或后缘中的任一者或两者内的一个或多个边缘特征。而且，边缘特征相对于第一方向不平行，以便减小层状边界层不稳定性噪声。

技术领域

本公开内容大体上涉及风力涡轮转子叶片，且更特别地涉及具有降低噪声特征的用于风力涡轮转子叶片的涡流发生器(generator)。

背景技术

风力被认为是目前可获得的最清洁、最环境友好的能源中的一种，且风力涡轮在该方面获得了增加的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发生器、齿轮箱、机舱，以及一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型(foil)原理来获取风的动能。转子叶片传送呈旋转能形式的动能，以便转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱(或如果不使用齿轮箱，直接联接到发生器)。发生器然后将机械能转换成电能，该电能可部署至公用电网。

在一些情况下，附属构件附接到风力涡轮的转子叶片，以在风力涡轮的操作期间执行各功能。例如，已知通过将凸起或其它结构(通常称为“涡流发生器”)加到叶片的表面来改变风力涡轮转子叶片的空气动力学特性，以便通过增加叶片的升力同时减小阻力来在风力涡轮的正常操作期间增加能量转换效率。涡流发生器用于通过使流动分离点移动至更靠近叶片的后缘或延迟流动分离以免完全发生来增加附着流区域和减小分离流区域。特别地，涡流发生器在叶片的表面上产生纵向旋转的湍动气流的局部区域，作为延迟流动分离且因此优化围绕叶片轮廓的空气动力学气流的手段。

然而，当流动不稳定性由转子叶片表面上的一致不连续性(例如涡流发生器板的边缘或其它叶片附加构件)所分散时，发生层状边界层不稳定性噪声。这些分散的声波向上游行进，其中它们与流动不稳定性相互作用且放大流动不稳定性的初始幅度。结果是产生多个声调(在频率上有规律地间隔)的反馈回路，该声调产生对风力涡轮所不期望的噪声。

因此，解决上述问题的改进的涡流发生器或叶片附加物将是有利的。特别地，将期望具有降噪特征的用于风力涡轮转子叶片的涡流发生器。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明来获悉。

在一方面，本公开内容涉及一种用于风力涡轮的转子叶片组件。转子叶片组件包括转子叶片，该转子叶片具有表面，该表面限定在叶片末端与叶片根部之间延伸的压力侧、吸入侧、前缘和后缘。转子叶片组件还包括至少一个涡流发生器，该至少一个涡流发生器安装在转子叶片的压力侧或吸入侧中的任一者或两者上的层流区域内。如本文中使用的，层流区域包含其中层状气流转变成湍动气流的转子叶片区域。此外，涡流发生器包括基部和从基部延伸的至少一个气流改变元件。而且，基部具有大体上在第一方向上延伸的前缘和后缘。因此，基部包括形成在前缘或后缘中的至少一者内的一个或多个边缘特征，其中一个或多个边缘特征相对于第一方向不平行，以便减小层状边界层不稳定性噪声。

在一个实施例中，基部可包括形成在其前缘和后缘两者内的一个或多个边缘特征。在另一实施例中，基部可包括围绕其整个周边形成的边缘特征。

在另外的实施例中，边缘特征可包括锯齿、凹部、缝、槽、孔、通道、凸起、肋或类似物。更特别地，在某些实施例中，边缘特征可具有任何合适的形状，包括但不限于U形、V形、C形、正弦形、矩形或方形。

在又一实施例中，涡流发生器的基部可包括形成在其前缘或后缘中的至少一者内的多个边缘特征，其中多个边缘特征具有随机的图案。备选地，多个边缘特征可具有一致的图案。

在额外的实施例中，边缘特征可朝转子叶片的压力侧或吸入侧渐缩。在又一实施例中，气流改变元件可包括从基部大体上垂直延伸的翅片。