[发明专利]一种涡流发生器、风机叶片及其制造方法

说明书

本发明公开了一种涡流发生器、风机叶片及其制造方法，其中涡流发生器包括至少一对开设于叶片上的凹槽，当气流流经凹槽附近时，在凹槽作用下产生高能旋涡，所述高能旋涡向下游发展，扰动叶片上表面的气流。本发明具备当前涡流发生器的主要功能，可以产生足够的涡流扰动来抑制翼型表面的流动分离，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，同时兼备成本低、可靠性高等特点。

技术领域

本发明涉及风机发电叶片领域，特别涉及一种涡流发生器、风机叶片及其制造方法。

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(vortex generator，简称VG)，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。典型的涡流发生器结构如图1所示。其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，各个专利已经公开了若干翅片2’的形状，如图2a～2e所示。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。

现有涡流发生器基本的结构均是在叶片表面附着一些气动结构，最简单的结构如翅片，在此基础上，翅片的结构和形状发生多种进化，如变化为背鳍状，鸟巢状等。不管是什么样的气动附件结构，其安装均较为繁琐，整体叶片需要安装大量的涡流发生器单元，通常采用胶接的形式安装，后期运行过程中易老化和脱落，可靠性较低。当前涡流发生器附件从生产，定位，粘贴到安装均需要要耗费大量成本和工序，且对粘贴技术的可靠性有着较高的要求。此外，气动附件也增加了叶片的整体成本和重量。

发明内容

本发明的目的是提供一种涡流发生器、风机叶片及其制造方法，其具备当前涡流发生器的主要功能，可以产生足够的涡流扰动来抑制翼型表面的流动分离，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，同时兼备成本低、可靠性高等特点。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种涡流发生器，包括：至少一对开设于叶片上的凹槽，当气流流经凹槽附近时，在凹槽作用下产生高能旋涡，所述高能旋涡向下游发展，扰动叶片上表面的气流。

优选地，所述的凹槽长度为10mm～500mm，凹槽深度为10mm～100mm。

优选地，一对所述的凹槽对称分布于所述的叶片上。

优选地，所述的凹槽头部相连，使得来流经过凹槽头部后分离为两股流动，扩大气流扰动范围。

优选地，所述的凹槽尾端相连，使得两个凹槽内的流动在凹槽尾端合并为同一股流动，提高气流能量。

优选地，所述的凹槽的内侧壁与叶片表面平滑过渡。

根据本发明又一实施例，一种风机叶片，包括：

多个上述之涡流发生器；以及，

叶片本体；

多个所述的涡流发生器分别布置于叶片本体表面。

优选地，所述的流发生器与叶片本体一体灌注成型。

根据本发明又一实施例，一种风机叶片的制造方法，所述的方法包括：

根据上述的涡流发生器的设计尺寸生产若干个定位模块，所述定位模块与所述涡流发生器的凹槽相适配；

根据涡流发生器在叶片表面的定位，得到涡流发生器在叶片模具中的安装位置，并将定位模块粘贴至安装位置处；

在叶片模具上对玻璃纤维进行逐段铺层、放置夹心材料、再次铺层，并真空灌注到脱模；