用于风力涡轮机的涡流发生器制造技术

本发明专利技术涉及用于风力涡轮机的叶片，该叶片包括翼型，该翼型具有至少20％并且特别地至少25％的厚度，所述翼型在弦向位置的20％c和70％c之间包括涡流发生器对，所述涡流发生器对包括2个不直接连接的翼片和基底，该基底将所述翼片互连并且在该基底处所述翼片被放置在相对的迎角下，其特征在于，所述翼片被弯曲翼片翼弦的至少1％，特别是至少2％，并且更特别地是至少3％。根据本发明专利技术的实施方案，涡流发生器对的基底是W形的，该对的翼片被设计成产生逆旋转的涡流，并且在翼片的吸力侧之间的距离是在压力侧之间的距离的约150％，并且翼片的尾部部分是圆形的，使得产生非集中的涡流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于风力涡轮机的涡流发生器本专利技术涉及风力涡轮机、飞机或直升机的翼型(airfoil)，该翼型意味着气动升力的产生。风力涡轮机、飞机和直升机都使用翼型，该翼型需要具有高的升力系数和良好的升力/阻力性能。技术现状是，将涡流发生器施加到现有的翼型，因为公知的是这将增加最大升力系数。然而，即使经过了大量的研究努力，使用涡流发生器没有显示突破性发展，因为这与以下的问题相关。翼型的性能可以通过升力系数和升力对阻力的比率来表示。精确的所需值取决于翼型的技术应用，但是当考虑涡流发生器的应用时，通常设计者具有不带有涡流发生器的翼型(该翼型一直到一定的迎角(angle of attack) (aNVG)都运行良好)，并且希望通过使用涡流发生器来使良好性能范围扩展超出aNVC。这可以用传统的涡流发生器来实现，但是对于低于aNVG的迎角，升力对阻力的比率大大降低。这通常是无法接受的。例如，在W090/11929中，由惠勒(Wheeler)提出了大量的几何结构。本公开内容未公开哪些几何结构会给出可接受的性能。结果表明，在图1和图2和图4中由惠勒揭示的几何结构没有提供比不带有涡流发生器的翼型的性能更好的翼型性能。此外，W000/15961公开了若干种几何结构，该几何结构显示没有给予可接受的性能。第二个棘手的问题是，涡流发生器的附接经常出现故障。涡流发生器通常存在带有一个或多个翼片的基板，该基板粘结到翼型表面上。在风力涡轮机的实践中，涡流发生器在几周或几年之内松脱。曾经试图增加基底的尺寸，以使附接区域增加。这个想法没有给出更好的固定。例如在EP2031243A1中，由LM通过将涡流发生器浸没在翼型表面中提出了根本的解决方案。然而，应当注意的是，翼型必须经历高弯曲力矩，这意味着表面经历高应力，并且因此，例如由LM提出的表面中的不连续性是不可接受的。另一种尝试是生产带有多个涡流发生器对的条带，使得许多涡流发生器-翼片可以迅速地应用，并且全部的条带表面用粘结剂固定。塑料条带和铝条带已经应用在许多转子叶片上，但在若干星期-若干年内会松脱。而且，利用高品质硅树脂基的粘结剂的条带固定没有改善这种情况。第三个问题是，该涡流发生器应当抵抗所有可能的天气条件，这也设定形状要求。例如，对于标准塑料，需要2-5mm或更大特别3-4mm的厚度以具有长期的UV抗性。这种厚度导致涡流发生器变得坚硬，使得它无法适应翼型表面的形状。此外，对于涡流发生器的基板，这样的厚度意味着流动使基板必须提高和下降至少2_5mm以上，并且这意味着涡流发生器翼片需要是相对厚的，所有这些都导致差的气动性能。解决这个问题的另一种尝试是，将涡流发生器-条带放置在叶片表面中的凹部中。目的是减少条带放置在表面的顶部上时引起的气动阻力。然而，在实践中，如此准确地制造凹部和涡流发生器-条带使得带有定位在凹部中的涡流发生器-条带的叶片表面是光滑的是不可行的。此外，这些涡流发生器也迅速松脱，并且在叶片表面中的凹部降低了建筑高度，并造成了表面裂纹。第四个问题是，涡流发生器应当是容易地可应用的，并且应当被成形成使得物体不会被涡流发生器翼片卡住，并且涡流发生器不应当侵入翼型中。在风能的实践中，经常应用三角形的涡流发生器翼片，这是由于这种形状被证明能够产生强的涡流，然而，尖锐的边缘可能伤害维修人员并且妨碍吊装带。明显的是，这个问题也对形状设定要求，使得获得气动优化的形状变得甚至更加困难。从基础理论分析已知的且无疑问的是，当反弹的气动循环突然停止时产生强的涡流。这就是为什么当需要强的集中的涡流时不能避免锋利边缘的三角形式以及还有锋利边缘的矩形形式。因此，本领域的专家没有太大的空间来解决这些问题。鉴于以上问题，需要解释为什么涡流发生器常被应用于失速调节风力涡轮机。原因是，许多失速调节的涡轮机遭受大的不佳表现，且涡流发生器的应用可以很大程度上解决这点。然而，解决方案是不耐用的，因为涡流发生器会松脱。因此，风力涡轮机的设计者投入精力在新的叶片和翼型设计中，这不需要涡流发生器。这种设计方法是相当成功的，并且因此，现有技术的风力涡轮机通常不再具有涡流发生器。本专利技术的目的是克服上述缺点。本专利技术是翼型，其具有翼弦C、具有超过20%c且尤其超过25%c的厚度，该翼型在弦向位置(chordwi se) 20 % c和70 % c之间包括涡流发生器对，所述涡流发生器对包括2个不直接连接的翼片和将所述翼片互连的基底，并且在该基底处所述翼片被放置在相对的迎角下，其特征在于，所述翼片被弯曲翼片翼弦的至少1%，特别是至少2%，并且更特别地是至少3%。翼片的弯曲导致更好的气动性能，并且同时给予翼片刚度。翼片可以做得非常薄，而由于弯曲不会变得柔软。并且更薄的翼片需要更少的材料。此外，由于翼片的弯曲，基板变得柔软，且可以遵循涡流发生器对附接处的翼型表面的一定范围的曲率。在未弯曲的翼片的情况下，基板变得非常坚硬，并且只有一个固定的曲率。决定性的是，翼片的弯曲还提高了涡流发生器对到表面的附接。令人惊讶的是，翼片中弯曲的加入导致4个优点:更好的空气动力学、更好的固定、翼片高的刚度和低材料使用。根据上述专利技术的一个实施方案，当涡流发生器对附接在20%c和50%c之间时，翼型适于用于飞机和直升机，甚至对于小于20 % c厚度的翼型。突破的想法是，涡流发生器应该产生集中的强涡流的传统观点被证明是不正确的。相反，发现非集中的涡流甚至是更有效的，并且因此具有圆形的后缘的翼片导致更好的翼型性能。根据本专利技术，涡流发生器通过将来自边界层外部的高速空气与边界层内部的低速空气混合(这是已知的)，并且通过将来自边界层内部的低速空气输送到边界层外部(这是新的)是有效的。当涡流不集中而是分散时并且当其翼片产生相反的涡流的涡流发生器对被应用时，这第二个效果是更强的。因此，根据本专利技术的实施方案，涡流发生器的翼片的后半部的横向面积小于翼片翼弦和翼片高度的乘积的45%，并且特别是小于40%。惊人的结论是，可以通过扩大基底来解决涡流发生器的固定问题的想法是错误的，并且相反，通过减小基板和选择允许热膨胀的形状来改善固定。因此，本专利技术的一个有益的实施方案是，其中基底成形为类似“U”、“V”或“W”，并且其中基底基本上不延伸超过翼片之间的区域。同时，这些形状导致更好的气动性能。当基底包括2个次级翼片时，获得更多的益处，该次级翼片比主翼片小，且次级翼片位于所述主翼片之间。该次级翼片的高度通常在主翼片高度的5%和30%之间。当在不同涡流发生器对的相邻主翼片的吸力侧之间的翼片翼弦的一半处测量的距离是在涡流发生器对的相邻主翼片的压力侧之间的距离的至少120%，且优选为约150%时，获得更多的益处。根据本专利技术的一个有益的实施方案，在实心基底材料的横向方向上的最大长度小于底部翼片翼弦的100%，特别地小于90%，并且更特别地小于70%。根据本专利技术的另一个有益的实施方案，基底的边缘长度在其长度的70%以上，特别是80%以上，并且更特别地是在90%之上，具有相对于设计流入方向的在50和O度之间的角度。根据本专利技术的另一个有益的实施方案，基底通过双面胶带固定到翼型表面，该双面胶带具有的厚度为实心基板材料中最大长度的至少0.3% (例如至少0.5%，并且例如约1%)ο根据本专利技术的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
风力涡轮机的叶片，包括翼型，所述翼型具有翼弦c、具有大于20％c并且特别地大于25％c的厚度，所述翼型在弦向位置的20％c和70％c之间包括涡流发生器对，所述涡流发生器对包括2个不直接连接的翼片，其特征在于，所述涡流发生器对包括弯曲的翼片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：古斯塔夫·保罗·克尔滕，
申请(专利权)人：柯尔顿控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL