【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于优化风能设备的转子叶片的方法、一种风能设备的转子的转子叶片以及一种风能设备和风电场。
技术介绍
1、风能设备一般是已知的并且例如如在图1中那样设计。例如转子叶片的设计对于风能设备的排放和效率是一个重要方面。风能设备的转子叶片通常具有吸入侧和压力侧。吸入侧和压力侧在转子叶片的转子叶片后缘(即后缘)处汇合。通过吸入侧和压力侧之间的压力差能够产生涡流，所述涡流特别会在转子叶片的尖端处导致噪音排放和功率降低。此外，在叶片表面发生绕流时，通过压力侧和吸入侧上的摩擦效应会产生小规模的涡流和压力波动，所述涡流和压力波动在转子叶片后缘被溢流时会造成噪音排放。
2、风能设备或者其构件的设计根据标准化的准则(例如iec 61400)进行，所述准则涉及用于保证风能设备的技术完整性的基本设计要求。该标准的目的在于确保适当的保护水平，以防止出自在风能设备的计划的使用寿命期间的风险的损害。在这种情况下，将与标准化负荷有关但非驻地特定的标准参数列入风能设备的尺寸确定中。标准参数尤其是风剪切力、湍流的发生、气候条件、空气密度、风级和风区的参考速度。由于所述风能设备的尺寸确定与标准化的负荷有关，转子叶片具有限定的轮廓，所述轮廓具有固定参数，例如断面深度连同与其相关的轮廓极例如升力/阻力极。这种确定的轮廓形成负荷计算和年发电量(aep)计算的基础。
3、风能设备的设计或由此产生的转子叶片的设计方案主要以标准化的驻地或标准化的负荷为导向，其中也会考虑驻地特定的证明/负荷。由此确定转子叶片的以后的几何设计方案。尤其地，转子
技术实现思路
1、在此背景下，本专利技术的目的是在不改变固定的几何形状的情况下实现对转子叶片的驻地特定的优化。
2、在第一方面中，提供一种用于优化风能设备的转子叶片的方法，其中转子叶片在转子叶片纵向方向上以转子叶片长度从转子叶片连接部延伸到转子叶片尖端并且在此具有在前缘和后缘之间延伸的空气动力学的轮廓。因此，涉及基本上已知的转子叶片，根据本专利技术可通过所提供的方法对转子叶片进行优化。
3、所述方法具有以下步骤：针对设计环境条件设计转子叶片，所述设计环境条件包含至少一个设计空气密度，其中所述设计包括：在转子叶片的叶片外部区域内设置隔音机构，所述叶片外部区域定义为与转子叶片尖端相邻的50％的转子叶片长度。
4、风能设备的设计过程也是已知的并且在常见的专业书籍中进行了全面的描述。在所基于的设计条件例如设计转速和/或设计尖速比下，通常寻求尽可能高效和持久，但同时也低成本的转子叶片的设计。
5、设计条件也包括设计环境条件，也就是说，这在设计条件下将风能设备的架设地点处的环境建模。也就是说，设计环境条件是理论环境条件，所述理论环境条件基于所述设计但并不一定也存在于风能设备的实际架设地点。例如，由于设计环境条件与风能设备的架设地点处的环境条件之间的偏差，可能产生性能损失。在此，作为最重要的情况，在架设地点处低于设计空气密度的空气密度是重要的。例如，设计空气密度能够是空气的标准密度，但也能够是另一值。
6、在另一步骤中，根据本专利技术，为此提供风能设备的架设地点处的空气密度。该空气密度能够被确定为平均值或者极端值或另一代表架设地点处的空气密度的值。例如，空气密度能够被测量或从气象模型中导出。
7、在另一步骤中，根据本专利技术，将空气密度与设计空气密度进行比较，并且在空气密度低于设计空气密度的情况下通过增大隔音机构来提高感应系数。
8、也就是说，如果在风能设备的架设地点处获得低于设计空气密度的空气密度，那么根据本专利技术增大隔音机构，以便使感应系数提高并从而引起性能提高。
9、本专利技术的专利技术人所基于的知识以如下为基础：隔音机构也提高有效的断面深度，并从而提高在隔音机构的安置地点处所产生的上升力。
10、在空气密度低于设计空气密度的情况下，产生两种效果。首先，所产生的噪音更低，由此产生如下可行性：也做出在空气声学方面的妥协，这导致更高的噪音排放。此外，感应较低，这引起较低的性能并解释了对提高性能的期望的理由。
11、在这种情况下，隔音机构的增大实现执行基于驻地的优化，尤其执行转子叶片的性能优化，而不改变转子叶片的几何形状。
12、膈音机构可以包括例如设置在转子叶片的后缘处的锯齿部或固体板附加物。
13、也可以是设置在转子叶片上的多种类型的隔音机构的组合。
14、在一个优选的设计方案中，隔音机构构成为锯齿部，所述锯齿部具有多个在转子叶片纵向方向上并排设置的齿，所述齿设置为，使得在隔音机构的区域中形成有效的后缘的带齿的轮廓，其中提高感应系数的步骤包括：用于增大所述齿中的一个或多个齿的多个可选方案中的至少一个。
15、在一个实施例中，该方法包括：通过几何形状上类似地缩放所述齿来增大一个或多个齿，其中保持齿的长度与齿的宽度的比基本上相同。
16、在一个实施例中，该方法包括：在保持齿的宽度的情况下通过提高齿的长度增大一个或多个齿。
17、在一个实施例中，该方法包括：通过减少所述齿的表面的穿孔份额来增大所述齿中的一个或多个齿。
18、在一个实施例中，该方法包括：通过增加所述齿的侧边缘的凸度来增大所述齿中的一个或多个齿。
19、在一个实施例中，该方法包括：通过将所述齿的三角形形状改变为多角形状来增大所述齿中的一个或多个齿。
20、锯齿部是已知类型的隔音机构，所述隔音机构设置在后缘上并且将后缘即出流棱边的有效轮廓改型。由此减少在转子叶片的后缘处的空气湍流的声学影响并且风能设备能够更低噪音地运行。
21、在进行几何形状上类似的缩放时，齿的长度与宽度的比基本上保持不变。在其他可选方案中，也可以仅增大齿的长度，其中齿的宽度保持不变。组合方案也是可设想的，其中例如长度翻倍伴随着宽度增大50％。
22、锯齿部最常见地为三角形形状，但在本专利技术的范围内也可以考虑多角锯齿部或具有凹陷和/或凸起轮廓的锯齿部。在三角形的情况下，锯齿部占据了后缘以外的50％的区域，即具有锯齿轮廓的区域。修改边缘轮廓，例如通过成型边缘凸起或将该形状修改为多角度，可以增加锯齿部所覆盖的面积相对于后缘以外的总面积的份额，从而增加感应系数。
23、因此，增大可以包括使个别锯齿的宽度或长度更大。替选地或附加地，增大可以包括：改变锯齿部的外部几何形状，例如通过成型边缘凸起或通过修改角的数量，例如修改为四个、五个或七个。
24、在一个优选的设计方案中，提高感应系数的步骤包括：调整隔音机构的安装角度，其中安装角度定义为转子叶片的局部的断面弦与隔音机构尤其锯齿部的齿之间的角度，其中局部的断面弦被确定为在隔音机构的地点处的前缘与后缘的直接连接。
25、锯齿部改变有效的断面深度，锯齿部的安装角度据此改变轮廓的曲率。通过调整安装角本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于优化风能设备(100)的转子叶片(108)的方法(200)，其中所述转子叶片(108)在转子叶片纵向方向上以转子叶片长度从转子叶片连接部(109)延伸至转子叶片尖端(114)，所述转子叶片具有在前缘(110)和后缘(112)之间延伸的空气动力学的轮廓，其中所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述隔音机构(130、140、150、160、170)构成为锯齿部，所述锯齿部具有多个在转子叶片纵向方向上并排设置的齿，所述齿设置为，使得在所述隔音机构的区域中形成有效的后缘的带齿的轮廓，其中提高(240)所述感应系数的步骤包括如下至少一项：
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中提高(240)所述感应系数的步骤包括：
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法(200)，所述方法还包括以下步骤：
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中提高(240)所述感应系数的步骤包括：
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中提高(240)所述感应系数的步骤包括
7.根据权利要求6所述的方法(200)，其中从所述转子叶片尖端(114)朝向所述隔音机构(130、140、150、160、170)的端部增加所述缩放系数。
8.根据权利要求7所述的方法(200)，其中在所述转子叶片尖端(114)处的缩放系数为1。
9.一种风能设备(100)的转子叶片(108)，其中
10.一种具有一个或多个根据权利要求9所述的转子叶片(108)的风能设备(100)。
11.一种具有一个或多个根据权利要求10所述的风能设备(100)的风电场。
...【技术特征摘要】
1.一种用于优化风能设备(100)的转子叶片(108)的方法(200)，其中所述转子叶片(108)在转子叶片纵向方向上以转子叶片长度从转子叶片连接部(109)延伸至转子叶片尖端(114)，所述转子叶片具有在前缘(110)和后缘(112)之间延伸的空气动力学的轮廓，其中所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述隔音机构(130、140、150、160、170)构成为锯齿部，所述锯齿部具有多个在转子叶片纵向方向上并排设置的齿，所述齿设置为，使得在所述隔音机构的区域中形成有效的后缘的带齿的轮廓，其中提高(240)所述感应系数的步骤包括如下至少一项：
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中提高(240)所述感应系数的步骤包括：
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法(200)，...
【专利技术属性】
技术研发人员：约亨·施滕贝格，穆哈纳德·马哈茂德，贾纳尼·库玛，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：
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