[发明专利]一种渐缩截面涡流发生器及其安装方法

说明书

本发明提供一种渐缩截面涡流发生器，其具有两端开口的空心结构；涡流发生器第一端和涡流发生器第二端均为开口端，且两端的端面均平齐，涡流发生器第一端为流动进口端，涡流发生器第二端为流动出口端；涡流发生器垂直于中心线的截面面积从涡流发生器第一端向涡流发生器第二端渐缩；涡流发生器的内、外型面从涡流发生器第一端向涡流发生器第二端平滑过渡；涡流发生器的中心线平行于流动方向，其外型面固定粘贴在风电叶片的型面。本发明还提供一种涡流发生器的安装方法。本发明的涡流发生器可以提高风电叶片的升力，增加发电量，尤其适合低风速区、地空气密度区域风场。

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域，特别涉及一种渐缩截面涡流发生器。

背景技术

现代风力发电机叶片上通常会安装若干涡流发生器，用于产生高能翼尖涡，抑制翼型上表面流动分离，延迟失速，提高发电量。如图1所示常见的涡流发生器结构包括两个对称分布的翅片及一个底座，翅片通常垂直于底座且与流动方向呈一定夹角。关于翅片的形状，目前也有不少专利公布了不同的设计方案。涡流发生器的几何外形在流场中产生类似飞机机翼尖部的翼尖“涡”，翼尖“涡”通过旋转将边界层外部高速流体能量带入到边界层内，增加了边界层克服逆压梯度的能力，延迟了流动边界层的分离点，涡流发生器增加了叶片运行工况内的最大升力系数，提高了升阻比，进而提高了风能捕捉效率。

现有涡流发生器与流动方向存在一个夹角，由于该夹角的存在，增大了翅片在垂直于流动方向上的投影，增加了形状阻力。由于涡流发生器的翅片为“八”字型布置，将会导致翼型的阻力系数增加，进而影响涡流发生器的整体增功效果。但若没有此夹角，气流平行掠过涡流发生器翅片，翅片诱导的顺气流涡结构十分微弱，对尾迹的扰动十分有限，抑制流动分离效果不佳。

发明内容

本发明的目的是为了降低涡流发生器自身引入的流动阻力，同时也能产生足够的“翼尖涡”来抑制叶片SS面(背风面)或PS面(迎风面)表面的流动分离，提升翼型的升阻比，提高叶片的气动性能，降低叶片的流动噪声，增加风力发电机年发电量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种渐缩截面涡流发生器，所述涡流发生器具有两端开口的空心结构；涡流发生器第一端和涡流发生器第二端均为开口端，涡流发生器第一端为流动进口端，涡流发生器第二端为流动出口端；涡流发生器垂直于其中心线的截面面积从涡流发生器第一端向涡流发生器第二端渐缩；涡流发生器的内、外型面从涡流发生器第一端向涡流发生器第二端平滑过渡；涡流发生器的中心线平行于气流流动方向，其外型面固定粘贴在风电叶片外型面。所述中心线为涡流发生器第一端端面中心和涡流发生器第二端端面中心的连线。

涡流发生器第一端端面、涡流发生器第二端端面、涡流发生器两端之间任意位置垂直于涡流发生器中心线的截面为相同或互不相同的任意形状或其组合。

涡流发生器第二端指向其下游风电叶片表面的流动分离区。

多个所述涡流发生器呈一字型的分布粘贴在叶根至叶尖的型面上。

各所述涡流发生器的厚度从叶根到叶尖逐渐减小。

各所述涡流发生器两端的间距从叶根到叶尖逐渐减小。

涡流发生器在叶片截面弦长上的投影，以风电叶片前缘为起点，落在风电叶片截面弦长的10％-60％之间。

所述渐缩截面涡流发生器，还包含粘贴板，通过粘贴方式连接设置在涡流发生器和风电叶片之间，多个涡流发生器通过粘贴板固定粘贴在风电叶片背风面叶根段的型面。

所述涡流发生器采用塑料注塑一体成型。

一种涡流发生器的安装方法，用于安装本发明所述的涡流发生器，包含步骤：

S1、调整风电叶片，使得风电叶片处于便于施工的姿态；

S2、在风电叶片的外型面测量并标记粘贴板的安装位置；