本发明专利技术描述一种带有前缘（23）和后缘（24）的转子叶片（2），其中所述转子叶片（2）被设计和配置成暴露至基本上从所述前缘（23）流到所述后缘（24）的流体，所述转子叶片（2）包括被设计成检测所述流体的流动特性并提供相应传感器信号的至少两个传感器（31），并且所述转子叶片（2）进一步包括基于传感器信号产生抗噪信号（36）的至少两个致动器（32），所述传感器（31）沿翼展方向布置在所述转子叶片（2）的表面处，并且所述致动器（32）沿翼弦方向布置在所述转子叶片（2）的表面处，并且所述致动器（32）被布置和准备成使得所述转子叶片（2）的由流体产生的流动引发的边缘噪声（35）至少部分被所述抗噪信号（36）消除。本发明专利技术进一步描述一种用于形成这种转子叶片的方法，以及一种相关的风力涡轮机。机。机。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有降噪装置的转子叶片
[0001]本专利技术涉及一种尤其是用于风力涡轮机的带有降噪装置的转子叶片。所述转子叶片被设计和配置成用于暴露至例如空气的流体，其中通过本专利技术最小化转子叶片的流动引发的边缘噪声。此外，本专利技术涉及一种带有至少一个这种转子叶片的风力涡轮机。
技术介绍
[0002]当带有前缘和后缘的转子叶片暴露至基本上从所述转子叶片的前缘流到后缘的诸如空气的流体时，通常例如由于涡流而在转子叶片的边缘处产生噪声。噪声的强度和噪声的频率取决于许多参数，诸如流体的性质和边缘的性质，即，边缘的大小和边缘的形状，例如其是倒圆的还是尖锐的。
[0003]从风力涡轮机叶片发射的后缘噪声是现代工业规模的风力涡轮机的主要噪声产生机制。已经在降噪技术上投入了大量精力和资金，例如包括当前用于新的陆上涡轮机上的锯齿。来自风力涡轮机的噪声通常决定机器可以竖立的区域，或者相应地决定机器可以操作的方式。通常，风力涡轮机以缩减操作模式运行，为了降噪而牺牲功率输出。因此，当这些条件存在时，涡轮机的噪声发射直接负面地影响其经济可行性。
[0004]由于这个问题已经知道好几年，因此已经提出各种用于降低转子叶片的流动引发的边缘噪声的方法。这些方法包括翼型件的形状和设计。在此上下文中，特别地，转子叶片的后缘的形状和设计是最重要的。可以将空气动力学附件添加到或包括在转子叶片中，以便最小化转子叶片的流动引发的边缘噪声。用于降噪的众所周知的附件是锯齿，诸如锯齿状面板，其靠近于后缘安装到转子叶片的压力侧或吸力侧。然而，仍然存在和仍然产生的流动引发的边缘噪声可能仍然相当大。
[0005]最近，已经开展技术开发项目来开发用于风力涡轮机后缘噪声的主动噪声消除系统。专利申请EP 3249216 A1公开一种如下系统：其使用风力涡轮机的叶片上所测量的不稳定表面压力来向抗噪控制器进行馈送，所述抗噪控制器产生反向声学信号，从而消除远场中的后缘噪声。然而，主动解决方案处于开发的早期阶段。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是改进已知系统、设备和方法以促进关于涉及转子叶片（带有主动装置）的降噪的改进。
[0007]此目的通过根据权利要求1的转子叶片、根据权利要求12的方法和根据权利要求13的风力涡轮机来实现。
[0008]根据本专利技术的转子叶片具有前缘和后缘，并且被设计和配置成用于暴露至基本上从转子叶片的前缘流到后缘的流体。例如，所述转子叶片是风力涡轮机的转子叶片。所述转子叶片包括至少两个传感器，所述传感器被设计成用于检测流体的流动特性并提供相应传感器信号，并且所述转子叶片进一步包括至少两个致动器，所述致动器用于基于传感器信号而产生抗噪信号。所述传感器和致动器布置在转子叶片的表面处，其中传感器沿翼展方
向布置，并且致动器沿翼弦方向布置。此外，所述致动器被布置和准备成使得转子叶片的由流体产生的流动引发的边缘噪声至少部分被抗噪信号消除。
[0009]转子叶片通常包括根部（与转子的轴线连接）和尖端。在操作中，其沿预先限定的方向移动，其中指向移动方向的边缘是前缘，并且相对边缘是后缘。由于转子叶片形成为在其两个表面之间产生压力差，因此转子叶片包括压力侧和吸力侧。转子叶片的特征在于翼展和翼弦，翼展是沿尖端的方向远离根部突出的直线，并且翼弦垂直于翼展取向、从前缘指向后缘。
[0010]转子叶片包括至少两个用于检测流体的流动特性的传感器、优选地至少3个、5个、7个或更多个传感器。所述传感器基于检测到的流动特性产生传感器信号。这些传感器信号优选地是压力值或压力信号，然而，其也可以（或者替代地）包含关于流动的方向和/或速度的信息。
[0011]传感器（和致动器）的布置可以称为组。优选地，每一组传感器与致动器（其也是所述组的成员）的翼弦方向分布相对应。优选地，布置长度为大约0.5 m
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2 m的翼展方向传感器的组，每一组对应于致动器的翼弦方向分布以消除所述区段的噪声发射。因此，优选地，一组传感器覆盖转子叶片的翼展的至少0.3 m、优选地至少1 m、特别优选地至少2 m。若干组的若干区段可以重叠，然而，优选的是，每一组覆盖单独的区段，其中所述区段并不重叠。
[0012]应注意，噪声的降低或消除是通过使用抗噪来实现的。由于流动引发的边缘噪声通常是由湍流引起的宽频带噪声源，因此其是随机的。因此，声压波动是不确定的，这意味着即使在已知统计性质时，也无法基于当前或更早的声学信号在时间意义上对其进行预测。借助于传感器的翼展方向布置，可以非常准确地预测噪声。
[0013]所述转子叶片包括至少两个致动器、优选地至少3个、5个、7个或更多个致动器。转子叶片上的致动器被设计成用于产生抗噪信号。对于每一组传感器，可以存在一个致动器或者两个或更多个致动器。虽然优选地使用两个或更多个传感器的信号来产生一个单个致动器的抗噪信号，但是还可能的是，使用一个单个传感器的信号来产生一个单个致动器的输出信号（例如，每一传感器连接一个致动器）。交错使用传感器的信号的情况也是优选的，因为使用至少一个传感器的信号来产生两个或更多个致动器的输出信号，其中通过使用另一传感器的信号来产生这些致动器中的至少一者的输出信号。
[0014]传感器和致动器布置在转子叶片的表面处。这意味着，传感器和致动器以某种方式集成或添加到转子叶片的表面处。为了防止不利的空气动力学影响，一种选择是将传感器和致动器浸没并插入到转子叶片的外壳或表面部分中，使得其与周围空气接触，但是其并不伸出并在转子叶片的表面上产生额外的湍流。
[0015]传感器沿翼展方向（即，沿着翼展的方向、优选地沿一条线）布置。致动器沿翼弦方向（即，沿着翼弦的方向、优选地沿一条线）布置。与翼弦方向对准的致动器组相关联的传感器的翼展方向分布允许基于从转子叶片的布置有传感器的整个翼展方向区段辐射的噪声来产生抗噪信号。如上所述，优选地，传感器将沿着翼展（即，沿翼展方向长度1 m
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2 m）按一个或多个组的布置来布置，并且一组翼弦方向致动器将很可能与一组翼展方向传感器相关联，其中优选地，这些组中的多个组将沿着转子叶片存在（优选地，在叶片的两侧上）。尤其是控制单元可以被馈送传感器信号并针对（一组中的）致动器确定抗噪信号。
[0016]致动器必须被布置和准备成使得转子叶片的由流体产生的流动引发的边缘噪声至少部分被抗噪信号消除。这种准备通常例如通过上述专利申请EP 3249216 A1的公开内容已知。然而，借助于传感器和致动器的特殊布置，本专利技术代表主动消除噪声的构思的改进。与传感器对准的致动器应该发射抗噪信号，所述抗噪信号表示从布置有传感器的翼展方向区段辐射的总声音的抗噪（并检测此声音）。在理想环境中，传感器的单个翼弦方向分布可能能够消除从任意长叶片区段发射的噪声，只要待消除噪声的位置处的观察者仍然驻留在几何远场中（即，距离大于约5叶片
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区段长度）即可。
[0017]致动器的翼弦方向分布提供对所发射抗噪信号的方向性的控制。远场中相应致动器输出的相位相互作用导致本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种带有前缘（23）和后缘（24）的转子叶片（2），其中
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所述转子叶片（2）被设计和配置成暴露至基本上从所述前缘（23）流到所述后缘（24）的流体，
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所述转子叶片（2）包括被设计成检测所述流体的流动特性并提供相应传感器信号的至少两个传感器（31），并且
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所述转子叶片（2）进一步包括基于传感器信号产生抗噪信号（36）的至少两个致动器（32），
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所述传感器（31）沿翼展方向布置在所述转子叶片（2）的表面处，并且所述致动器（32）沿翼弦方向布置在所述转子叶片（2）的表面处，并且
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所述致动器（32）被布置和准备成使得所述转子叶片（2）的由流体产生的流动引发的边缘噪声（35）至少部分被所述抗噪信号（36）消除。2. 根据权利要求1所述的转子叶片，其中，所述传感器（31）沿着所述后缘沿翼展线布置，优选地其中，所述传感器（31）相对于所述流体的流动方向位于所述致动器（32）的下游。3. 根据前述权利要求中的任一项所述的转子叶片，其中，传感器（31）包括麦克风，并且致动器（32）包括扬声器并且被布置和准备成用所述扬声器发射声音信号和/或其中，传感器（31）包括表面压力转换器，并且致动器（32）包括隔膜并且被布置和准备成用所述隔膜引发不稳定表面压力的至少部分消除。4. 根据前述权利要求中的任一项所述的转子叶片，其中，所述传感器（31）按与致动器（32）的翼弦方向分布相对应的组布置，优选地其中，一组中的传感器被布置成覆盖转子叶片的翼展的至少0.3 m、优选地至少1 m，并且其中，优选地在所述转子叶片（2）上布置有两组或更多组传感器（31）和致动器（32）。5.根据前述权利要求中的任一项所述的转子叶片，其中，至少一个额外的致动器（32a）相对于其它致动器（32）、优选地相邻于其它致动器（32）中的一者沿翼展方向布置。6.根据前述权利要求中的任一项所述的转子叶片，其中，致动器（32）的所述抗噪信号（36）基于来自至少两个传感器（31）、优选地来自三个或更多个传感器（31）的传感器信号。7.根据前述权利要求中的任一项所述的转子叶片，其进一步包括用于构造所述抗噪信号（36）...
【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：
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