叶片以及包括该叶片的风力发电机组制造技术

本实用新型专利技术提供一种叶片以及包括该叶片的风力发电机组，所述叶片包括设置在叶片的吸力面的多个射流发生器，其中，最靠近叶片的叶根端面的所述射流发生器设置在叶片气动开始位置。根据本实用新型专利技术的叶片可以延缓叶根处气动分离，提高叶片气动性能。

Blades and wind turbines including the blade

The utility model provides a blade and a wind turbine including the blade. The blade includes a plurality of jet generators set at the suction surface of the blade, in which the jet generator that is closest to the blade root end of the blade is set at the starting position of the blade. According to the blades of the utility model, the aerodynamic separation of the blade roots can be delayed, and the aerodynamic performance of the blades can be improved.

【技术实现步骤摘要】
叶片以及包括该叶片的风力发电机组
本技术涉及风力发电领域，特别涉及一种具有射流发生器的叶片以及包括该叶片的风力发电机组。
技术介绍
叶片是风力发电机的关键部件，叶片从来流风中获取机械能，风力发电机将获取的机械能转化为电能，从而实现风力发电。因此对于风力发电机而言，叶片转化能量的效率至关重要。然而，通常情况下，叶片在靠近轮毂的区间采用近似圆柱段，因此叶片在过渡处的截面为椭圆或者大厚度钝后缘的翼型。这样的设计结构导致在风机运行过程中，叶根处会非常容易发生严重的气流分离，极大地影响叶片叶根处的气动效率。目前，对叶根处的气流分离及由此导致的问题尚没有引起重视。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供一种叶片以及包括该叶片的风力发电机组，以改善叶片叶根处的气动分离问题，提高叶片气动性能。根据本技术的一方面，提供一种叶片，所述叶片可包括设置在所述叶片的吸力面的多个射流发生器，其中，最靠近所述叶片的叶根端面的所述射流发生器设置在叶片气动开始位置。多个所述射流发生器可沿所述叶片的长度方向设置在从所述叶片气动开始位置起至所述叶片的总长度的20％的位置范围内。多个所述射流发生器可沿弦向设置在所述叶片的靠近前缘的气流失速位置处。多个所述射流发生器可位于从所述前缘起20％-40％弦长的范围内。多个所述射流发生器可布置成阵列形式。每个所述射流发生器可包括：腔体，包括形成所述腔体的底表面的至少一部分的运动薄膜以及形成在所述腔体的顶表面上的射流口；压电振子，设置在所述运动薄膜的中部。所述腔体的底表面的内边缘到所述射流口的边缘的侧壁为平滑的弧形或直线形侧壁。所述射流口与所述叶片的所述吸力面齐平。所述射流发生器沿弦向设置在叶片主梁到叶片的前缘之间，且靠近所述叶片主梁，所述射流发生器内置在所述叶片中。根据本技术的另一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的叶片。根据本技术的叶片，所安装的射流发生器产生零质量射流，以对叶根气流进行主动流动控制，从而提高叶片气动性能。另外，通过将射流发生器布置在翼型前缘气流失速点位置附近，可以进一步提高上述主动控制效果，进而获得射流发生器的最佳控制效果。另外，在射流发生器工作时，从叶片的吸力面靠近前缘外表面进行抽气，可以将附面层低能量气体吸入腔体中，随后从射流口喷出一组涡对。涡对具有高能量，其作用于附面层中，可以增强附面层气流携带能量，提高附面层气流抵抗逆压梯度的能力，进而延缓叶片吸力面上的气流失速，提升叶片根部段的气动性能。附图说明图1是根据本技术的实施例的设置有射流发送器的叶片的翼型示意图；图2是根据本技术的实施例的射流发生器在叶片上的布局的示意图；图3是根据本技术的实施例的射流发生器的示意性立体图；图4是根据本技术的实施例的射流发生器的截面图；图5A和图5B是压电振子的工作状态示意图。附图标记说明：1-蒙皮；2-腹板；3-主梁；4-压电振子；5-运动薄膜；6-腔体；7-射流口；9-交流电源；10-控制单元；11-叶根端面；12-前缘；20-射流发生器。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例做具体描述。首先参照图1和图2对射流发生器的布置位置进行详细的介绍。图1是示出叶片翼型的截面图，图2是沿长度方向示出叶片的平面图，对叶片的中间长度进行了省略。如图1所示，叶片包括蒙皮1、腹板2和主梁3。附图中示出的叶片翼型的上方为叶片的吸力面(即SS面)，下方为叶片的压力面(即PS面)。由于气流分离发生在叶片的吸力面，因此在吸力面上设置射流发生器20。具体地，可在叶片的吸力面上设置多个射流发生器20，并且最靠近叶片的叶根端面11(即，叶片安装到轮毂的端表面，见图2)的射流发生器20设置在叶片气动开始位置La。通常情况下，叶片的端部为近似圆柱形状，这里描述的叶片气动开始位置La指的是叶根的近似圆柱段结束的位置。相对于整个叶片而言，该位置处容易发生气流分离且有气动效率的提升空间，因此从该位置处开始设置射流发生器20，以有效地增强叶根区域的气动效率。此外，多个射流发生器20沿叶片的长度方向设置在从叶片气动开始位置La起至叶片的总长度的20％的位置范围内。多个射流发生器20可布置成阵列形式，例如，多个射流发生器20可以以0.25米的间隔沿长度方向均匀地布置成一列或多列。然而，多个射流发生器20的布置位置、布置形式和布置间隔不限于以上描述，而是可根据叶片的长度和形状进行相应调整。以上描述了多个射流发生器20在叶片的长度方向上的布置，下面将描述多个射流发生器20在叶片的弦向上的布置。多个射流发生器20可以沿弦向设置在叶片主梁3到叶片的前缘12之间的气流失速位置处，这个位置靠近叶片主梁3。具体地，由于气流失速的临界位置通常位于翼型的从前缘12起20％-40％弦长的范围内，因此多个射流发生器20可优选地设置在该范围内的位置处。然而，射流发生器20在弦向上的布置位置不限于此，而是可根据流体力学方法确定精确的设置位置。此外，如图1所示，射流发生器20沿弦向可设置在叶片主梁3的前方，避免与叶片的主梁3和腹板2接触。下面将参照图3至图5B详细地描述射流发生器20的结构和工作原理。如图3所示，每个射流发生器20包括：腔体6，包括形成腔体6的底表面的至少一部分的运动薄膜5以及形成在腔体6的顶表面上的射流口7；压电振子4，设置在运动薄膜5的中部，以使运动薄膜5振动。另外，为确保射流发生器20内的气流顺畅地流出，腔体6的底表面的内边缘(即，运动薄膜5的外缘)到射流口7的边缘的侧壁可以为平滑的弧形(如图4所示)侧壁或平滑的直线形侧壁，以进一步提高射流发生器20形成射流的效率。腔体6的形状没有具体的限制，虽然附图中示出了腔体6为立方体的形状，但腔体6的形状不限于此，只要能够形成可以产生射流的空间的任何形状都是可行的，也可以根据叶片的实际形状设计。另外，射流发生器20嵌在叶片的内部，使得射流口7与叶片的吸力面齐平。此外，射流口7位于腔体6的顶表面上的中央且呈圆形。然而，射流口7的形状不受限制，只要能够实现射流即可。下面描述射流发生器20形成射流的原理。交流电源9在控制单元10的控制下向压电振子4施加交流电，以使压电振子4在逆电压效应的作用下产生机械振动，从而带动运动薄膜5进行周期性的振动。具体地，参照图4、图5A和图5B，当运动薄膜5向下振动时(图5A)，通过射流口7将外部空气吸入到腔体6中，当运动薄膜5向上振动时(图5B)，通过射流口7将吸入的空气喷射到外部，在压电振子4的周期性作用下，运动薄膜5周期性地上下振动，从而在射流口7处形成合成射流。另外，这里所说的上下运动是相对于附图中所示出的方向而言的。通过射流发生器20形成的射流作用在吸力面上，增强了气流的附着能力，延缓了气流失速，从而提高叶根处的气动效率。此外，每一个射流发生器20可以在叶片的生产制造过程中作为一个微型盒体单元内嵌于叶片中。例如，可按照如下过程实现将射流发生器20嵌在叶片中：在进行蒙皮1的铺层之前，先在叶片模具上进行射流发生器20安装位置的长度方向和弦向定位，并精确确定射流口7的位置。在叶片壳体的铺层阶段，使用射流发生器20替换定位位置处的芯材或者玻纤布。然后，射流发生器20的电源线可穿过蒙皮铺层从叶片内腔中穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叶片，其特征在于，所述叶片包括设置在所述叶片的吸力面的多个射流发生器(20)，其中，最靠近所述叶片的叶根端面(11)的所述射流发生器(20)设置在叶片气动开始位置(La)。

【技术特征摘要】
1.一种叶片，其特征在于，所述叶片包括设置在所述叶片的吸力面的多个射流发生器(20)，其中，最靠近所述叶片的叶根端面(11)的所述射流发生器(20)设置在叶片气动开始位置(La)。2.如权利要求1所述的叶片，其特征在于，多个所述射流发生器(20)沿所述叶片的长度方向设置在从所述叶片气动开始位置(La)起至所述叶片的总长度的20％的位置范围内。3.如权利要求1所述的叶片，其特征在于，多个所述射流发生器(20)沿弦向设置在所述叶片的靠近前缘(12)的气流失速位置处。4.如权利要求3所述的叶片，其特征在于，多个所述射流发生器(20)位于从所述前缘(12)起20％-40％弦长的范围内。5.如权利要求1所述的叶片，其特征在于，多个所述射流发生器(20)布置成阵列形式。6.如权利要求1所述的叶片，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：印智昭，周培蕊，钟瑶冰，
申请(专利权)人：江苏金风科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32