[发明专利]具有格尼襟翼的风力涡轮机叶片

说明书

一种风力涡轮机叶片，具有长度L、带有弦C的翼型，以及附接到所述风力涡轮机叶片的后缘附近的所述翼型的压力表面或吸力表面的第一格尼襟翼。所述第一格尼襟翼沿所述风力涡轮机叶片的外部1/3的长度的至少50％延伸。通过将所述格尼襟翼安装到所述叶片的外部部分，所述叶片的所述外部部分的升力可以取决于所述风力涡轮机运行的条件而增加或减少。

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机叶片，具有长度L、带有弦C的翼型和附接在叶片的后缘附近的格尼襟翼。

背景技术

风力涡轮机叶片通常以多批的风力涡轮机叶片制造，其中整个批次具有标准形状和尺寸。即使众所周知不同的叶片将在不同的位置和不同的环境条件下使用，这也是正确的。使用批量制造是由于批量制造叶片的成本优势。为每个位置构建定制叶片通常是不可行的。

然而，在许多情况下，风力涡轮机叶片的性能或功能可以经由在已经制造风力涡轮机叶片之后可以添加到风力涡轮机叶片的空气动力学元件来改进。这种空气动力学元件甚至可以在风力涡轮机已经架起并且已经使用了一段时间之后添加。许多不同类型的空气动力学元件在本领域中已经众所周知并且具有许多不同的目的和功能。

如EP1314885A1中所公开，空气动力学元件的一个示例是可以附接到风力涡轮机叶片的后缘的锯齿条。这具有降低在风力涡轮机叶片穿过空气时由其产生的噪音的效果。另一个示例是使用安装在翼型的吸力侧上的涡流发生器。这些涡流发生器用于重新激活翼型上的边界层，并且从而增加升力。另一个示例是沿风力涡轮机叶片的后缘的部分附接的可控襟翼。此类可控襟翼可以用于在变化的天气条件下改变翼型。在WO19138008 A1中公开了示例。

在某些情况下使用的另一种更简单的装置是格尼襟翼。格尼襟翼是从叶片的后缘突出的小突片。它通常应用在翼型的压力侧表面上，并且通常在远离表面1％至4％的局部叶片弦的距离处垂直突出。格尼襟翼的工作原理是增加翼型周围的流线曲率—有效地增加翼型截面的“拱曲度”。格尼襟翼最初用于赛车中，以增加安装在汽车上的翼部产生的下压压力。

格尼襟翼以前用在风力涡轮机叶片上。一些示例公开在EP3510276 A1、WO11042528A1、EP2713044B1、WO13137716A2、WO16055076A1、US8834127BB、WO08113349 A2、WO2014059989、CN107084092、GB2526847、EP1845258、DK9500009U和WO 2011157849中。

格尼襟翼具有增加升力的优势(所述升力从风力涡轮机中产生更多的动力)，但与此同时，格尼襟翼也增加不希望的阻力。因此，在现有技术中，格尼襟翼通常被放置在风力涡轮机叶片的根部附近以在风力涡轮机叶片的翼展的内部三分之一处产生额外的升力。使用该布置，因为这是风力涡轮机叶片经历最慢入射流速并且增加的阻力将具有最小的影响的区域。其他现有技术的格尼襟翼装置已经提出使用安装在柔性延伸元件上的格尼襟翼，所述柔性延伸元件将格尼襟翼放置在风力涡轮机的后缘后面一定距离处。这些柔性延伸元件将允许格尼襟翼在叶片速度增加时弯曲，以减少格尼襟翼的阻力效应；然而，这些解决方案更难应用，并且由于涉及的弯曲力很大，更容易随着时间的推移而失效。

发明内容

因此，本发明的第一方面是提供可应用于风力涡轮机叶片以克服现有技术解决方案的缺点的格尼襟翼装置。

该方面至少部分地由第一格尼襟翼提供，所述第一格尼襟翼附接到所述风力涡轮机叶片的后缘附近的所述翼型的压力表面或吸力表面，所述第一格尼襟翼沿所述风力涡轮机叶片的外部1/3的长度的至少50％延伸。

发明人已惊奇地发现，沿叶片的外部三分之一放置在固定位置的格尼襟翼可以对升力产生显著效果，而不会显著增加阻力。因此，风力涡轮机叶片的升阻比随着在风力涡轮机叶片的外部部分的压力表面上使用格尼襟翼而增加，或者随着在风力涡轮机叶片的外部部分的吸力表面上使用格尼襟翼而降低。这与期望增加风力涡轮机叶片的最内部部分的升力同时减小风力涡轮机叶片的外部部分的阻力的已建立的风力涡轮机叶片设计理论相反。