【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及风力涡轮机叶片，其具有配置成降低叶片的后边缘处发出的噪音的降低声音或降低噪音的装置。
技术介绍
1、风电由于其清洁和环境友好的能量生产而越来越受欢迎。现代风力涡轮机的转子叶片通过使用为最大化效率形成的复杂的叶片设计来捕获风动能。
2、对于风力涡轮机叶片设计的持续的考虑因素之一是当这样的风力涡轮机叶片旋转时产生的操作噪音，特别是对于陆上风力涡轮机安装来说。在风力涡轮机操作期间产生的噪音的大的部分是由于沿着翼型弦并且通过风力涡轮机叶片的后边缘在叶片表面之上发展的边界层中的湍流。在该处，由边界层中的相对高水平的湍动的动能形成的壁压力波动导致声波从后边缘散播，其产生宽带远场噪音。
3、随着现代风力涡轮机叶片制造成具有越来越长的叶片长度，叶片的较长的翼展引起由叶片经受的较高的相对风速。因此，这可以导致相对大水平的后边缘噪音，因为其强度以流速的大致五次方增长。因此，越来越期望降低噪音的装备和相关叶片设计，以能够允许末梢速度增加，这能够实现具有较大设计末梢速度比的较轻和较便宜的叶片和涡轮机设计。
4、为了这个目的，现代风力涡轮机叶片通常沿着叶片后边缘设置有锯齿部，以努力降低叶片后边缘噪音和/或改进风力涡轮机叶片效率，如可在ep1314885中看到的。锯齿部典型地通过在风力涡轮机叶片的后边缘处附接锯齿状板件来提供。虽然这种锯齿部的减轻噪音的特性是有利的，但存在若干缺点。通常，找到正确的锯齿部几何形状是在噪音减轻性能、结构和制造要求以及成本之间的权衡。
5、存在将板件附接到叶片的后边缘
6、此外，已经提出用于在后边缘区域处引导空气的多个表面上增加件以用于噪音减轻。
7、然而，仍然存在对提供降低噪音的装置或用于降低风力涡轮机叶片的后边缘噪音的装备的需要，因为由规定设定的噪音限制趋于变得更严格，并且对于风力涡轮机期望更多的应用空间，使得它们更接近住所。在这种情况下，当降低噪音操作中的功率削减是较不必要的或完全可以避免时，叶片噪音降低的价值转换成风力涡轮机的显著价值。通过性能更好的锯齿部实现的噪音优势可能因此允许制造商在结合先进降低噪音技术的锯齿部上花费更多，这将增加锯齿部材料成本，但由于年度能量生产(aep)增加和改进的应用空间，仍然提高涡轮机价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供改进噪音减轻的风力涡轮机叶片的后边缘处的装置。
2、本专利技术人已经发现以上的目的可以通过这样的风力涡轮机叶片实现：该风力涡轮机叶片具有成型的廓形并且包括压力侧和吸力侧、前边缘和后边缘、具有在前边缘和后边缘之间延伸的弦长的弦，叶片沿展向方向在根部端部和末梢端部之间延伸并且具有纵向轴线，其中在后边缘处或邻近于后边缘定位在后边缘中的叶片的至少部分区域是限定暴露表面并且包括多个降低声音或吸收声音的声学共振器的降低噪音部分，共振器中的每个包括暴露表面中的开口和具有在开口和与开口相对的腔体的底部壁的底部之间的长度的腔体，到腔体的开口具有限定开口横截面面积的开口横截面形状并且腔体具有限定腔体横截面面积的腔体横截面形状。
3、后边缘区域可以包括后边缘和后边缘的上游的局部弦长的1％、5％、10％、20％、30％、40％或50％。
4、共振器可以配置和定尺寸成使得由共振器发出的(一个或多个)声波与传入的声波异相大约180°。由此通过提供具有不同尺寸并且配置和调谐成减弱要减弱的声音的频率范围的不同共振器来降低从风力涡轮机叶片的不同部分发出的噪音(理想地是最显著地贡献于整体噪音水平的频率范围)是可能的。作为结果，在风力涡轮机的操作期间获得由风力涡轮机的叶片发出的声音的最佳降低是可能的。
5、共振器可以布置成靠近要由共振器减弱的发出声音的叶片的声音源区域。据信并且已经证实的是，当共振器的开口或共振器布置成靠近要由所讨论的一个或多个共振器减弱的发出噪音的源时，获得最佳噪音降低，因为能量的最显著部分可以从耦合的流体力学和声学场提取。
6、关于术语“靠近发出声音的叶片的噪音源区域”应被理解为“距发出噪音的声音源区域0-到40％之间的局部弦长，诸如局部弦长的0到30％、20％、10％、5％或1％”。
7、腔体的横截面面积可以与腔体开口的横截面面积基本上相同。
8、腔体的横截面面积可以比腔体开口的横截面面积大。
9、腔体的横截面面积可以比腔体开口的横截面面积小。
10、腔体的横截面面积在其整个长度上可以是基本上恒定的，或其可以变化，从而影响调谐的频率范围。
11、腔体的横截面形状可以与腔体开口的横截面形状基本上相同。
12、横截面形状在腔体的整个长度上可以基本上相同。
13、腔体可以具有长形的形状，腔体的长度比腔体的横向尺寸长。
14、腔体的长度对于目标频率范围来说也是重要的。通过组合不同长度的腔体、分别处理调谐的频率，可以拓宽整体噪音衰减的频率范围。
15、共振器的腔体在其底部和开口之间可以包括一个或多个横向分隔壁，(一个或多个)分隔壁将腔体划分成两个或更多个腔体部分，诸如接近于腔体开口的外腔体部分和接近于腔体底部的内腔体部分，并且每个横向分隔壁设置有至少一个划分壁开口。
16、(一个或多个)腔体开口可以居中或不居中地布置在分隔壁中。
17、(一个或多个)分隔壁可以包括多个互相间隔的腔体开口。
18、腔体部分(诸如外腔体部分和内腔体部分)的长度可以是相同或不同的。作为结果，共振器可以通过对腔体定尺寸并且因此对腔体部分定尺寸来减弱不同波长和频率的发出的声音。
19、腔体开口中的至少一些可以由流体可渗透层(诸如织物层、丝网或穿孔屏/面材)覆盖。
20、由此，共振器的阻抗和其频率响应可以被调谐并且声音吸收可以扩展到较大的频率范围之上。此外，可以避免颗粒和灰尘、昆虫或水(可渗透层上的疏水涂层)进入共振器并且降低它们减弱来自叶片的声音源的声音的能力。多孔层还可以用来向进出腔体振荡的流提供一定阻力，由此允许调谐其频率响应并且优化吸收。
21、多个共振器中的至少一个可以是四分之一波长共振器，诸如拥有具有恒定横向尺寸并且具有比长度小的横截面尺寸(诸如是腔体的长度的至多1/4、1/6、1/8或1/10)的腔体的共振器。
22、对于相比于声音的波长具有小的恒定的横向尺寸的四分之一波长共振器，波长λ理论上可以以大约4l计算，l是共振器腔体或腔室的长度，并且频率f理论上可以以大约声速/4l计算。在大约340m/s的声速的情况下，频率f可以以大约340m/s/4l计算，并且腔体的长度l可以以大约340m/s/4f计算。
23、从上文可以看出的是，需要相对长的腔体以用于减弱低频。因此，为了减弱425hz的频率需要大约本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风力涡轮机叶片，其具有成型的廓形并且包括压力侧和吸力侧、前边缘和后边缘、具有在所述前边缘和所述后边缘之间延伸的弦长的弦，所述叶片沿展向方向在根部端部和末梢端部之间延伸并且具有纵向轴线，
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中所述腔体的所述横截面面积在其整个长度上是基本上恒定的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述腔体具有长形的形状，所述腔体的所述长度比所述腔体的横向尺寸长。
4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述腔体在其所述底部和所述开口之间包括一个或多个横向分隔壁，(一个或多个)所述分隔壁将所述腔体划分成两个或更多个腔体部分，诸如接近于所述腔体开口的外腔体部分和接近于所述腔体底部的内腔体部分，并且每个分隔壁设置有至少一个划分壁开口。
5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述腔体开口中的至少一些由诸如织物层或丝网或穿孔屏的空气可渗透层覆盖。
6.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述多个共振器中的至少一个是四分之一波长共振器，诸如
7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述多个共振器中的至少一个是基本上螺旋形的，具有螺旋形的腔体。
8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述多个共振器中的至少一个是U形的，其具有包括第一腔体部分和第二腔体部分以及所述第一腔体部分和所述第二腔体部分之间的通道的U形的腔体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述共振器的所述腔体的所述底部壁形成与所述共振器连续地形成的第二共振器的第二腔体的第二底部，第二吸收声音或降低声音的共振器包括所述叶片的所述降低噪音的暴露表面中的第二开口。
10.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述后边缘包括至少在所述叶片的所述末梢和所述根部之间的部分之上延伸的至少一个锯齿状部分，所述锯齿状部分包括多个锯齿部，所述多个锯齿部包括第一锯齿部和第二锯齿部，并且所述降低噪音部分定位在至少一个锯齿状部分中或包括至少一个锯齿状部分，所述共振器中的至少一些布置在所述第一锯齿部和/或所述第二锯齿部中。
11.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片，其中所述第一锯齿部和所述第二锯齿部中的每个包括：
12.根据权利要求10或11所述的风力涡轮机叶片，其中布置在所述第一锯齿部和/或所述第二锯齿部中的所述共振器中的至少一些布置在所述第一侧向锯齿部侧和/或所述第二侧向锯齿部侧中。
13.根据前述权利要求10-12中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中布置在所述第一锯齿部和/或所述第二锯齿部中的所述共振器中的至少一些布置在所述锯齿部压力侧和/或所述锯齿部吸力侧中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述后边缘包括至少在所述叶片的所述末梢和所述根部之间的部分之上延伸的直的部分，并且所述降低噪音部分定位在所述直的部分的上游。
15.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述叶片的所述降低噪音部分由集成在所述叶片中的预制造的部分形成。
16.根据权利要求15所述的风力涡轮机叶片，其中所述预制造的部分作为增加件或改造部分增加到现有的先前制造的叶片，并且由此在所述叶片的制造之后集成在所述叶片中或叶片上。
17.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述腔体的所述横截面形状基本上与所述腔体开口的横截面形状相同。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种风力涡轮机叶片，其具有成型的廓形并且包括压力侧和吸力侧、前边缘和后边缘、具有在所述前边缘和所述后边缘之间延伸的弦长的弦，所述叶片沿展向方向在根部端部和末梢端部之间延伸并且具有纵向轴线，
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中所述腔体的所述横截面面积在其整个长度上是基本上恒定的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述腔体具有长形的形状，所述腔体的所述长度比所述腔体的横向尺寸长。
4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述腔体在其所述底部和所述开口之间包括一个或多个横向分隔壁，(一个或多个)所述分隔壁将所述腔体划分成两个或更多个腔体部分，诸如接近于所述腔体开口的外腔体部分和接近于所述腔体底部的内腔体部分，并且每个分隔壁设置有至少一个划分壁开口。
5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述腔体开口中的至少一些由诸如织物层或丝网或穿孔屏的空气可渗透层覆盖。
6.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述多个共振器中的至少一个是四分之一波长共振器，诸如，拥有具有恒定的横截面尺寸、并且具有比所述长度小、诸如是所述腔体的所述长度的至多1/4、1/6、1/8或1/10的横截面尺寸的腔体的共振器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述多个共振器中的至少一个是基本上螺旋形的，具有螺旋形的腔体。
8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述多个共振器中的至少一个是u形的，其具有包括第一腔体部分和第二腔体部分以及所述第一腔体部分和所述第二腔体部分之间的通道的u形的腔体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述共振器的所述腔体的所述底部壁形成与所述共振器连续地形成的第二共振...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·赫利格，T·H·伍德，王冠男，
申请(专利权)人：LM风力发电公司，
类型：发明
国别省市：
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