[实用新型]仿海豹胡须的风力机塔柱

说明书

本实用新型涉及一种仿海豹胡须的风力机塔柱，风力机塔柱的轴线垂直于地面，在风力机塔柱的高度方向交替设有倾斜于水平面的椭圆一和椭圆二，相邻椭圆一与椭圆二中心点之间的距离相等，风力机塔柱半高处的中心位置为椭圆一，风力机塔柱半高处上方的各椭圆相对于相邻的下一个椭圆以风力机塔柱轴线为中心依次逆时针旋转角度λ；风力机塔柱半高处下方的各椭圆相对于相邻的上一个椭圆以风力机塔柱轴线为中心依次顺时针旋转角度λ，相邻椭圆一与椭圆二对应的相位点通过光滑弧面依次相连构成风力机塔柱的外表弧面。各椭圆旋转角度λ=2°～5°。该风力机塔柱可减轻旋转叶片的尾流与塔柱之间产生的非定常流动干涉，降低低频气动噪声，提高输出功率。

技术领域

本实用新型涉及一种风力机塔柱，特别涉及一种仿海豹胡须的风力机塔柱，属于风力发电设备技术领域。

背景技术

随着风能产业的快速发展，风电场距离居民区越来越近，风力机单机功率不断提高，风力机叶轮直径越来越大，目前风轮直径已超过120m，下一代10MW的风力机也已列为国家重点研发规划。风力机气动噪声问题日益凸显。

风力机气动噪声大致可分为三大类：(1)来流湍流宽带噪声；(2)叶片自身与气流作用产生的宽带噪声，这类噪声可以通过翼型优化或增加锯齿尾缘、涡流发生器等叶片附件进行降噪；(3)由叶片-塔柱相互作用产生的低频噪声，旋转的叶片尾流与静止的塔柱之间产生显著的非定常流动干涉现象，即所谓的塔影效应，该干涉效应是风力机低频气动噪声的重要来源。叶片大型化后，低频干涉噪声问题越来越突出，将成为制约风力机发展的重要因素之一。事实上，这种塔影现象可以是旋转叶片和任意物体之间的干涉，由于旋转叶片在短时间内周期性地被一个物体干扰，因此产生的噪声也是周期性的。除风力发电领域外，在直升机的螺旋桨、舰船螺旋桨、喷水推进等各类旋转机械中均存在这种塔影干涉噪声。

研究分析海豹胡须涡激振动的频率和振幅，结论表明，在均匀流中触须振动显著变弱，这有助于提高海豹在跟踪猎物的水力痕迹时的信噪比灵敏度。且数值计算同时表明在大范围的雷诺数工况下，海豹胡须的平均阻力和脉动阻力分别减小了40%和90%，脉动升力的减小幅度超过了94%。与光滑圆柱相比，触须尾迹中连续脱落的旋涡结构出现在下游更远的地方，并且衰减更快。流向和纵向的速度脉动强度大幅降低，涡脱落过程受到了很大的抑制，有助于减小圆柱面上的脉动力。

因此基于仿生学提出仿海豹胡须的风力机塔柱，具有十分迫切的理论研究价值和工程应用意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种仿海豹胡须的风力机塔柱，可以减轻旋转叶片的尾流与风力机塔柱之间产生的非定常流动干涉，降低风力机的低频气动噪声。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种仿海豹胡须的风力机塔柱，风力机塔柱的轴线垂直于地面，在风力机塔柱的高度方向交替设有倾斜于水平面的椭圆一和椭圆二，相邻椭圆一与椭圆二中心点之间的距离相等，风力机塔柱半高处的中心位置为椭圆一，风力机塔柱半高处上方的各椭圆相对于相邻的下一个椭圆以风力机塔柱轴线为中心依次逆时针旋转角度λ；风力机塔柱半高处下方的各椭圆相对于相邻的上一个椭圆以风力机塔柱轴线为中心依次顺时针旋转角度λ，相邻椭圆一与椭圆二对应的相位点通过光滑弧面依次相连构成风力机塔柱的外表弧面。