[发明专利]用于风能设备的转子叶片和风能设备

说明书

本发明涉及一种用于风能设备的具有吸力侧和压力侧的转子叶片(1)，所述转子叶片具有：‑用于将所述转子叶片(1)连接到转子毂上的毂区域(I)的转子叶片根部(2)，‑转子叶片尖端(3)，所述转子叶片尖端设置在尖端区域(II)的背离所述转子叶片根部(2)的一侧上，‑至少一个涡流发生器(9)，其设置在所述转子叶片根部(2)和所述转子叶片尖端(3)之间，其中，所述至少一个涡流发生器(9)包括在所述转子叶片的纵向方向上并排设置的涡流元件(10、11)，所述涡流元件具有长度(L)和高度(H)，所述涡流元件分别与所述转子叶片(1)的主流动方向(SR)成角度地取向，其中所述涡流元件(10、11)在所述转子叶片的纵向方向上彼此具有侧向距离(D，Di)。根据所述涡流元件(10、11)的设置距所述转子叶片根部(2)的相应的距离(R)进行所述涡流元件(10、11)的几何形状的改变。

技术领域

本发明涉及一种用于风能设备的转子叶片。本发明还涉及一种用于转子叶片的涡流发生器、一种风能设备和一种用于优化风能设备的方法。

背景技术

用于风能设备的转子的转子叶片一般是已知的。这种转子叶片具有考虑特殊空气动力学要求的轮廓(横截面轮廓)。

为了影响转子叶片的空气动力学特性，已知在转子叶片的横截面轮廓上设置涡流发生器，所述涡流发生器包括多个垂直于表面伸展的涡流元件。涡流发生器，其也以术语旋流发生器已知，用于在转子叶片的表面上方产生湍流的空气流的局部区域，以便提高对流动分离的抵抗力。为此，涡流发生器使在转子叶片处的壁附近的流动发生涡流，因此在壁附近和远离壁的流动层之间的动量交换强烈提高，并且壁附近的边界层中的流动速度增加。由于壁附近的速度提高，流动能够在转子叶片表面上的较长的运行距离上克服压力提高。

从EP 3 309 388 A1中已知一种开头提到类型的转子叶片和风能设备。EP 3 309388 A1描述了一种用于风能设备的具有吸力侧和压力侧的转子叶片，所述转子叶片具有用于将转子叶片连接到转子毂上的毂区域的转子叶片根部，和设置在尖端区域的背离转子叶片根部的一侧的转子叶片尖端。转子叶片具有横截面轮廓，在所述横截面轮廓上，沿着转子叶片的纵向方向部段地并排设置有多个结构相同的涡流发生器。涡流发生器包括成对的并排设置的涡流元件，所述涡流元件具有一定长度和高度。涡流元件分别相对于转子叶片的主流动方向以一定角度取向，其中以相同角度设置的涡流元件彼此之间具有恒定的侧向距离。

从US 2014/0328692 A1，US 2014/0328693 A1，US 9,869,297 B2和WO 2010/033018 A2中也已知用于风能设备的具有涡流发生器或涡流元件的转子叶片。

在这种具有涡流发生器的叶片部段上，与在弃用涡流发生器的叶片部段上相比，转子叶片通常具有明显更高的极限迎角，在所述极限迎角中在后缘处首次出现流动分离。涡流发生器由于其作用方式不可避免地在转子叶片的轮廓表面上引起更大的摩擦阻力，即横截面轮廓的阻力系数明显增加从而滑动系数，即升力系数与阻力系数之比，甚至可能降低。阻力系数的增加或滑动系数的减小对设备收益产生有害影响。滑动系数或阻力系数对功率的影响从转子叶片根部朝向转子叶片尖端越来越大。如果在转子叶片根部上朝向转子尖端远离转子叶片根部，那么对于设备的功率和收益而言，低的阻力系数或高的滑动系数就越重要。除此此外，涡流发生器会导致提高的噪声排放。

发明内容

本发明基于如下目的，消除或至少减少上述问题，尤其提出一种转子叶片，所述转子叶片的特征在于在毂区域中截住迎角的大的波动而在尖端区域中具有高的滑动系数。

关于转子叶片，所述目的通过根据权利要求1的转子叶片来实现。本发明也引向根据权利要求10的涡流发生器、根据权利要求11的风能设备和根据权利要求12的用于优化风能设备的方法。