风电机组、风电叶片及风电叶片截面翼型的失速监测方法技术

本申请公开了一种风电机组、风电叶片及风电叶片截面翼型失速监测方法。风电叶片截面翼型的失速监测方法包括：确定截面翼型的第一监测点和第二监测点，在截面翼型的弦向上，第一监测点比第二监测点更靠近截面翼型的后缘；获取第一监测点的气压Pr1以及第二监测点的气压Pr2；基于Pr1和Pr2的值识别截面翼型是否出现失速。第二监测点被配置为在截面翼型的攻角达到失速攻角时出现流动分离。到失速攻角时出现流动分离。到失速攻角时出现流动分离。

【技术实现步骤摘要】
风电机组、风电叶片及风电叶片截面翼型的失速监测方法


[0001]本申请涉风力发电领域，特别是涉及一种风电机组、风电叶片及风电叶片截面翼型的失速监测方法。

技术介绍

[0002]近年来，风能作为一种大规模商业化清洁的可再生能源，已经受到各国的广泛关注；随着我国风电行业快速发展，风电叶片不断的大型化，风电叶片的是风力机捕获风能的核心部件，其运行状态直接关系到风能的利用效率。
[0003]风电叶片的严重流动分离导致的失速是造成风电机组发电效率下降、载荷波动、疲劳载荷增加甚至颤振失稳的重要原因。因此，如何监测风电叶片表面的流动状态和失速情况，对风电叶片进行失速控制和保护是风电叶片的研究重点。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种风电机组、风电叶片及风电叶片截面翼型的失速监测方法，其能有效地监测出风电叶片表面的失速状态。
[0005]第一方面，本申请提供一种风电叶片截面翼型的失速监测方法，其包括：确定截面翼型的第一监测点和第二监测点，在截面翼型的弦向上，第一监测点比第二监测点更靠近截面翼型的后缘；获取第一监测点的气压Pr1以及第二监测点的气压Pr2；基于Pr1和Pr2的值识别截面翼型是否出现失速。第二监测点被配置为在截面翼型的攻角达到失速攻角时出现流动分离。
[0006]第二方面，本申请提供一种风电叶片，其包括叶片主体、第一传感器、第二传感器和处理器。第一传感器设置于叶片主体的一截面翼型，第一传感器具有露出到外侧的第一监测点，第一传感器用于检测第一监测点的气压Pr1。第二传感器设置于叶片主体的截面翼型，第二传感器具有露出到外侧的第二监测点，第二传感器用于检测第二监测点的气压Pr2，在截面翼型的弦向上，第一监测点比第二监测点更靠近截面翼型的后缘，第二监测点被配置为在截面翼型的攻角达到失速攻角时出现流动分离。处理器与第一传感器和第二传感器通信连接，并用于基于Pr1和Pr2的值识别截面翼型是否出现失速。
[0007]第三方面，本申请提供一种风电机组，其包括第二方面提供的风电叶片。
[0008]在本申请的风电机组、风电叶片及风电叶片截面翼型的失速监测方法中，通过实时监测第一监测点的气压Pr1以及第二监测点的气压Pr2，并通过比较Pr1和Pr2的值，有效地监测出截面翼型表面的失速状态。本申请实施例能够有效地监测出截面翼型表面的失速状态，从而反馈给主控系统进行风电叶片运行状态的调节，对风电叶片进行变桨，使风电叶片长期处于一个较优工况下运行，进而改良风电叶片的气动性能，提高风电机组的输出功率和增大风电叶片的风能利用效率。
附图说明
[0009]下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
[0010]图1为本申请一些实施例提供的风电叶片截面翼型的失速监测方法的流程图；
[0011]图2为本申请一些实施例提供的风电叶片的示意图；
[0012]图3为图2所示的风电叶片的截面翼型的示意图；
[0013]图4为图3在方框处的放大示意图；
[0014]图5为图3所示的截面翼型的升力特征曲线图；
[0015]图6为图3所示的截面翼型的压力分布特征曲线图。
[0016]在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0017]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0018]除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同；本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。
[0019]在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
[0020]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0021]在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。
[0022]本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
[0023]如图1至图4所示，本申请实施例提供了一种风电叶片截面翼型的失速监测方法，其包括：
[0024]步骤S100、确定截面翼型11的第一监测点P1和第二监测点P2，在截面翼型11的弦向X上，第一监测点P1比第二监测点P2更靠近截面翼型11的后缘1a；
[0025]步骤S200、获取第一监测点P1的气压Pr1以及第二监测点P2的气压Pr2；
[0026]步骤S300、基于Pr1和Pr2的值识别截面翼型11是否出现失速。
[0027]在步骤S100中，第二监测点P2被配置为在截面翼型11的攻角达到失速攻角时出现流动分离。
[0028]流动分离是一种流动现象，具体而言，流动分离是流体沿着物体表面发展时，流动不再附着在物体表面的现象。流动分离常伴随着回流、较大尺度漩涡运动和流动掺混等现象。翼型的大范围流动分离会导致气动升力下降，阻力剧增，及失速的现象发生，从而导致气动效率大幅度下降。
[0029]失速攻角也可称为临界攻角。当截面翼型11的攻角超过失速攻角后，截面翼型11的升力会减小，引发截面翼型11出现失速。
[0030]截面翼型失速特性，是由其气流边界层的演化决定的。边界层是流体力学概念，是对于雷诺数相对较高的流动，靠近物体表面的流向速度梯度变化比较大的、流动的粘性剪切应力不可以忽略的薄层区域。
[0031]在出现流动分离的区域内，截面翼型表面的压力梯度接近于零，这就是所谓的“压力平台区”。当截面翼型11的攻角超过失速攻角时，背风面的流动分离点(压力平台的起始位置)快速向截面翼型11的前缘移动，造成背风面较大范围内的流动分离。背风面较大范围内的流动分离会引发失速。
[0032]当截面翼型11在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电叶片截面翼型的失速监测方法，其特征在于，包括：确定截面翼型的第一监测点和第二监测点，在所述截面翼型的弦向上，所述第一监测点比所述第二监测点更靠近所述截面翼型的后缘；获取所述第一监测点的气压Pr1以及所述第二监测点的气压Pr2；基于Pr1和Pr2的值识别所述截面翼型是否出现失速；其中，所述第二监测点被配置为在所述截面翼型的攻角达到失速攻角时出现流动分离。2.根据权利要求1所述的失速监测方法，其特征在于，所述确定截面翼型的第一监测点和第二监测点的步骤包括：获取风电叶片的一截面翼型的信息；获取所述截面翼型在多个攻角下的出现流动分离的区域；在所述截面翼型的攻角达到失速攻角时，所述截面翼型的背风面出现流动分离的起始点作为所述第二监测点；在所述截面翼型的攻角达到第一预设攻角时，所述截面翼型的背风面出现流动分离的起始点作为所述第一监测点，所述第一预设攻角小于所述失速攻角。3.根据权利要求2所述的失速监测方法，其特征在于，所述获取所述截面翼型在多个攻角下的出现流动分离的区域的步骤包括：获取所述截面翼型的升力特征曲线和压力分布特征曲线，以获取所述截面翼型在多个攻角下的出现流动分离的区域。4.根据权利要求1所述的失速监测方法，其特征在于，所述基于Pr1和Pr2的值识别所述截面翼型是否出现失速的步骤包括：基于Pr1和Pr2的差值，识别所述截面翼型是否出现失速。5.根据权利要求1所述的失速监测方法，其特征在于，还包括获取第三监测点的气压Pr3，所述第三监测点位于所述第一监测点和所述第二监测点之间；所述基于Pr1和Pr2的值识别所述截面翼型是否出现失速的步骤包括：基于Pr2
‑
Pr3的值以及Pr3
‑
Pr1的值，识别所述截面翼型是否出现失速。6.根据权利要求5所述的失速监测方法，其特征在于，所述第三监测点被配置为在所述截面翼型的攻角达到第二预定攻角时出现流动分离；所述失速攻角为α，所述第二预定攻角为β，α
‑
β为1
°‑2°
。7.根据权利要求1所述的失速监测方法，其特征在于，通过压电传感器获取所述第一监测点的气压Pr1以及所述第二监测点...

【专利技术属性】
技术研发人员：李星星，张登刚，毛晓娥，任旺，
申请(专利权)人：中材科技风电叶片股份有限公司，
类型：发明
国别省市：