CN103782027A - 具有噪音降低装置的风力涡轮机叶片及相关方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及一种风力涡轮机叶片，特别涉及一种具有用于减小由风力涡轮机叶片在使用期间产生的噪音的装置或结构的风力涡轮机叶片及相关方法。该风力涡轮机叶片包括具有垂直于纵向方向的横截面的至少第一纵向区段，该横截面具有多个流调节装置，流调节装置包括用于调节噪音声谱的第一主要流调节装置和第一辅助流调节装置，其中该第一主要流调节装置和第一辅助流调节装置垂直于纵向方向隔开。还公开了一种改装风力涡轮机叶片的方法。

Description

具有噪音降低装置的风力涡轮机叶片及相关方法
技术领域
本发明涉及一种风力涡轮机叶片，特别涉及一种具有用于减小由风力涡轮机叶片在使用期间产生的噪音的装置或结构的风力涡轮机叶片。
背景技术
风力涡轮机的不断增长的数量意味着对于适合的风力涡轮机位置的增加的需求。风力涡轮机的风力涡轮机叶片在运行期间产生了大量的噪音。一般而言，在考虑可能的风力涡轮机位置时，来自风力涡轮机的噪音是一个限制因素。
为减小风力涡轮机叶片的运行噪音起见，已知的是在风力涡轮机叶片的后缘处提供锯齿板，例如，美国专利第7,909,576号。然而，这种系统既没有提供后缘噪音的彻底消除，也没有考虑由增加尺寸和/或具有钝的后缘轮廓的风力涡轮机叶片产生的噪音。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有改良噪音性能的风力涡轮机叶片，即，期望提供低噪音风力涡轮机叶片以便使来自风力涡轮机的噪音最小化，从而减小对于生活在风力涡轮机附近的人类的噪音危害。此外低噪音风力涡轮机叶片或具有特制噪音性能的风力涡轮机叶片可使风力涡轮机能够定位在居民区域附近或居民区域之中。此外，一个目的可为提供具有最小的性能降低或甚至改良的空气动力学性能的低噪音风力涡轮机叶片。
因此，提供一种用于具有基本水平的转子轴的风力涡轮机的转子的风力涡轮机叶片，该转子包括轮毂，当安装至轮毂时，风力涡轮机叶片基本在径向方向上从轮毂延伸，风力涡轮机叶片在平行于纵向轴线的纵向方向延伸并且具有尖部端和根部端，
风力涡轮机叶片进一步包括成型轮廓，成型轮廓包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘，前缘和后缘的弦具有在其间延伸的弦长，该成型轮廓在被入射气流冲击时产生提升力，
该风力涡轮机叶片进一步包括具有横截面的至少第一纵向区段，该横截面具有在所述压力侧上设在后缘处的第一多个突出元件以及在所述吸力侧上设在后缘处的第二多个突出元件，所述第一多个突出元件与所述第二多个突出元件在翼面（flapwise）方向上隔开，
其中所述第一多个突出元件布置成用以执行叶片的压力侧的边界层流的第一调节操作，其中所述第二多个突出元件布置成用以执行叶片的吸力侧的边界层流的第二调节操作，所述第一和第二调节操作可起作用以减小风力涡轮机叶片的运行噪音，以及
其中所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件布置成使得所述第一调节操作不同于所述第二调节操作。
由于叶片包括定形成用以在吸力侧和压力侧流上执行不同调节操作的两种不同布置的突出元件，所以，通过适应在压力侧上执行的调节来减小由压力侧流产生的噪音以及适应在吸力侧上执行的调节来减小由吸力侧流产生的噪音，叶片可构造成用以执行叶片运行噪音的改良且更有效的降低。这种由不同流产生的特定噪音的有效率且定向的降低提供了由风力涡轮机叶片的运行产生的总噪音的改良的降低。
翼面方向被理解为正交于叶片的纵向方向并且正交于叶片的弦的方向。
优选地，所述第一多个突出元件的形状不同于所述第二多个突出元件的形状，使得所述第一调节操作不同于所述第二调节操作。
优选地，所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件中的至少一个包括基座和至少一个凸出元件，并且布置为沿第一纵向区段延伸的板、条或带。
提供凸出元件作为板、条或带的一部分允许容易地改装元件以适应现有叶片。
优选地，所述第一多个突出元件形成具有第一空间频率的第一锯齿缘，并且所述第二多个突出元件形成具有第二空间频率的第二锯齿缘，其中所述第一空间频率不同于所述第二空间频率。
由于突出元件可包括具有多个突出齿元件的锯齿板，所以邻近元件之间的距离可取决于在后缘处在边界层流上期望执行的调节而改变。其将进一步被理解为：突出元件的空间频率可依据突出元件距叶片的根部端的纵向距离而改变。
优选地，所述第一多个突出元件形成具有第一锯齿间顶角的第一锯齿缘，并且所述第二多个突出元件形成具有第二锯齿间顶角的第二锯齿缘，其中所述第一锯齿间顶角不同于第二锯齿间顶角。
由于锯齿具有不同的角度，不同调节作用可在叶片后缘的不同侧执行。
优选地，所述第一多个突出元件形成具有第一锯齿长度的第一锯齿缘，并且所述第二多个突出元件形成具有第二锯齿长度的第二锯齿缘，其中所述第一锯齿长度不同于所述第二锯齿长度。
相比于较短的锯齿，较长的锯齿将提供不同流调节，这导致了对叶片的后缘处产生的噪音的不同作用。锯齿的长度可选择来用以提供由压力侧和吸力侧边界层流导致的后缘噪音的最大降低。
优选地，所述第一多个突出元件形成第一锯齿缘，并且所述第二多个突出元件形成第二锯齿缘，其中所述第一锯齿缘在纵向方向上从所述第二锯齿缘偏移。
提供偏移锯齿缘可导致后缘处更大的总噪音降低，因为第一多个突出元件可与第二多个突出元件的锯齿间间隙交叠。
优选地，所述第一多个突出元件形成第一锯齿缘，并且所述第二多个突出元件形成第二锯齿缘，其中所述第一锯齿缘在翼弦（edgewise）方向上从所述第二锯齿缘偏移。
第一和第二多个突出元件之一可相对于多个突出元件的另一个后退，以在各自的边界层流上提供不同调节作用。
优选地，所述成型轮廓包括钝的后缘，并且其中所述第一多个突出元件设在所述钝后缘的压力侧上，而其中所述第二多个突出元件设在所述钝的后缘的吸力侧上。
优选地，所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件中的至少一个在翼弦方向上从叶片的前缘布置在弦长的70%-100%的区间内。
优选地，所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件中的至少一个由相对柔韧的材料形成，所述至少一个第一或第二多个突出元件可起作用以随着风在所述至少一个第一或第二多个突出元件上的通过而弯曲。
柔韧材料可包括任何适合的塑料材料、人造或天然橡胶材料或柔韧的合成材料。
另外或作为备选，所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件中的至少一个由相对坚硬的材料形成，所述至少一个第一或第二多个突出元件可起作用以随着风在所述至少一个第一或第二多个突出元件上的通过而抵抗弯曲。
坚硬的材料可包括任何适合的金属材料、硬化塑料材料、加强合成材料。
在一个实施方式中，所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件中的第一个由相对坚硬的材料形成，并且所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件中的第二个由相对柔韧的材料形成。
提供突出元件的相对柔韧性的这种差别将用于在突出元件上提供对各自的边界层流的不同调节作用。
优选地，第一纵向区段至少部分地以距根部端从0.3L到1L的范围内的距离在纵向方向上延伸，其中L是风力涡轮机叶片的长度。
进一步提供具有至少一个上文描述的风力涡轮机叶片的风力涡轮机。
还提供有改装在纵向方向延伸并具有尖部端和根部端的风力涡轮机叶片的方法，该风力涡轮机叶片进一步包括成型轮廓，该成型轮廓包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘，前缘和后缘的弦具有在其间延伸的弦长，该成型轮廓在被入射气流冲击时产生提升力，该方法包括：
将流调节系统安装至风力涡轮机叶片上，使得该风力涡轮机叶片包括具有横截面和多个流调节装置的至少一个纵向区段，其中至少一个纵向区段包括具有横截面的第一纵向区段，该横截面带有在所述压力侧上设在后缘处的第一多个突出元件以及在所述吸力侧上设在后缘处的第二多个突出元件，所述第一多个突出元件在翼面方向与所述第二多个突出元件隔开，
其中所述第一多个突出元件布置成用以执行叶片的压力侧的边界层流的第一调节操作，其中所述第二多个突出元件布置成用以执行叶片的吸力侧的边界层流的第二调节操作，以及
其中所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件布置成使得所述第一调节操作不同于所述第二调节操作。
优选地，其中所述第一多个突出元件的形状不同于所述第二多个突出元件的形状，使得所述第一调节操作不同于所述第二调节操作。
这种改装方法的使用允许现有叶片与特别定制成叶片上的边界层流的流调节元件适配，提供了叶片的运行噪音的改良且有效的降低。
优选地，流调节系统包括具有基座和至少一个突出元件的至少一个流调节装置，并且其中将至少一个流调节装置安装在风力涡轮机叶片上包括在风力涡轮机叶片的后缘处附接基座。
还描述了提供一种用于具有基本水平的转子轴的风力涡轮机的转子的风力涡轮机叶片，转子包括轮毂，当安装至轮毂时，风力涡轮机叶片基本在径向方向从轮毂延伸，该风力涡轮机叶片在平行于纵向轴线的纵向方向延伸并具有尖部端和根部端。风力涡轮机叶片包括成型轮廓，成型轮廓包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘，前缘和后缘的弦具有在其间延伸的弦长，该成型轮廓在被入射气流冲击时产生提升力，其中风力涡轮机叶片包括具有横截面的至少第一纵向区段，该横截面带有多个流调节装置。多个流调节装置包括用于调节噪音声谱的第一主要流调节装置和辅助流调节装置，并且第一主要流调节装置和第一辅助流调节装置垂直于纵向方向隔开。
进一步公开的是改装风力涡轮机叶片的方法，该风力涡轮机叶片在纵向方向延伸并且具有尖部端和根部端，该风力涡轮机叶片进一步包括成型轮廓，成型轮廓包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘，前缘和后缘的弦具有在其间延伸的弦长，该成型轮廓在被入射气流冲击时产生提升力。该方法包括将流调节系统安装在风力涡轮机叶片上，使得风力涡轮机叶片包括具有横截面和多个流调节装置的至少一个纵向区段，其中至少一个纵向区段包括具有横截面的第一纵向区段，该横截面带有用于调节边界层噪音的第一主要流调节装置和第一辅助流调节装置，其中第一主要流调节装置和第一辅助流调节装置垂直于纵向方向隔开。
根据本发明的风力涡轮机叶片显示出改良的和/或特制的噪音性能，从而使风力涡轮机操作人员能够在期望或要求低噪音的地点运行风力涡轮机。
附图说明
通过参考附图对其示例性实施方式的如下详细描述，本发明的以上和其它特征以及优点对那些本领域技术人员将显而易见，图中：
图1示意性示出风力涡轮机，
图2示意性示出根据本发明的风力涡轮机叶片，
图3示出风力涡轮机叶片的横截面，
图4示出风力涡轮机叶片，
图5示出示例性的风力涡轮机叶片的一部分，
图6示出图5中的风力涡轮机叶片的横截面的一部分，
图7示出示例性的纵向区段的横截面的一部分，
图8示出示例性的风力涡轮机叶片的一部分，
图9示出图8中风力涡轮机叶片的横截面的一部分，以及
图10示出示例性的风力涡轮机叶片的横截面的一部分。
具体实施方式
这些图是示意性的并且为了清楚而简化过，并且它们仅示出对理解本发明很重要的细节，而省略了其它细节。自始至终，同样的参考数字用于相同或相应的零件。
风力涡轮机叶片包括一个或更多纵向区段，纵向区段包括具有横截面的第一纵向区段，该横截面带有第一和第二流调节装置。第一流调节装置和第二流调节装置垂直于风力涡轮机叶片的纵向方向隔开。第一和第二流调节装置的提供使能够调节至少两个独立的流或边界层噪音的至少两个不同频率声谱。从而可提供具有改良的噪音性能的风力涡轮机叶片。
第一流调节装置可布置成用以调节叶片的压力侧的边界层流。第二流调节装置可布置成用以调节叶片的吸力侧的边界层流。
分别调节吸力侧和压力侧的边界层流（例如靠近风力涡轮机叶片的后缘）使得由运行风力涡轮机产生的噪音的更有效的缓和、频率偏移或消除成为可能。使用多个流调节装置使得能够产生混合地带或空间，调节的压力侧流和调节的压力侧流在该混合地带或空间中混合。多个流调节装置的提供便于具有压力侧和吸力侧边界流的受控的或调节的混合的风力涡轮机叶片设计，其导致风力涡轮机叶片的改良噪音性能。
流调节装置（例如第一主要流调节装置和/或第一辅助流调节装置）可包括基座和从基座延伸的至少一个凸出元件。两个、三个或更多流调节装置可共享共用基座。流调节装置可布置为沿第一纵向区段延伸的板、条或带。流调节装置可具有适合的长度，即在纵向方向上的延伸。流调节装置可具有在从约0.2m到约50m的范围内的长度，例如在从约1m到约10m的范围内。约2m的长度可为有利的，例如，当改装在风力涡轮机叶片上布置为板的流调节装置时即是这样。流调节装置的基座可包括使得流调节装置至外壳本体的机械紧固成为可能的紧固元件。另外或作为备选，基座或其零件可设有使得流调节装置至风力涡轮机叶片的外壳本体的粘接成为可能的粘性层。将流调节装置布置在板、条或带上可有利地便于制造，并且使得改装现有叶片上的流调节装置成为可能。
从流调节装置的基座延伸的凸出元件可具有任何适合的形状和尺寸，以便获得边界层流的期望调节。凸出元件可形成为具有第一表面和第二表面并具有一个或更多边缘部分（例如包括第一边缘部分和第二边缘部分）的锯齿（例如平面锯齿）。这些边缘部分可为直的或弯曲的。第一表面和/或第二表面可为平面和/或弯曲表面。凸出元件可具有在从0.5mm至约20mm（例如约1mm至约10mm）范围内的厚度。在一个或更多实施方式中，流调节装置的一个或更多凸出元件的厚度为约2mm。边缘部分可被圆化。凸出元件可具有在从约3cm至约20cm的范围内（例如在从约5cm至约15cm的范围内）的长度。在一个或更多实施方式中，一个或更多凸出元件可具有大于6cm的长度。
第一主要流调节装置可形成风力涡轮机叶片的第一锯齿缘（例如第一锯齿后缘）并且可具有第一空间频率。因此，第一主要流调节装置可安装或布置在风力涡轮机叶片的后缘附近或安装或布置在风力涡轮机叶片的后缘处。
第一辅助流调节装置可形成风力涡轮机叶片的第二锯齿缘（例如第二锯齿后缘）并且可具有第二空间频率。因此，第一辅助流调节装置可安装或布置在风力涡轮机叶片的后缘附近或安装或布置在风力涡轮机叶片的后缘处。
一般而言，流调节装置（例如第一主要和/第一辅助流调节装置）在翼弦方向上从叶片的前缘可布置在弦长的70%至100%的区间内，即，沿着平行于弦的第一轴线。因此，由于噪音主要在风力涡轮机叶片的后缘处产生，所以可提供叶片干扰效应最小的最大噪音减小作用。
第一主要和第一辅助流调节装置在风力涡轮机叶片的翼弦方向上可隔开。
第一主要和第一辅助流调节装置在垂直于风力涡轮机叶片的翼弦方向的翼面方向上可隔开。
第一主要和第一辅助流调节装置可布置在风力涡轮机叶片的不同侧上，即，第一主要流调节装置可布置在风力涡轮机叶片的压力侧上而第一辅助流调节装置可布置在风力涡轮机叶片的吸力侧上。将流调节装置布置在风力涡轮机叶片的不同侧上便于压力侧和吸力侧流的单独调节。
在一个或更多实施方式中，第一主要和第一辅助流调节装置布置在风力涡轮机叶片的相同侧上。
一个或更多流调节装置（例如第一主要流调节装置）可为柔韧的，因此构造成用以减轻风力涡轮机叶片上的负荷波动/压力差波动。
第一辅助流调节装置可为坚硬的。在吸力侧流中的负荷波动可小于在压力侧流中的负荷波动。因此，考虑到流调节装置的成本和寿命，可选择坚硬的第一辅助流调节装置。
纵向区段的流调节装置可通过弦和流调节装置之间的角度来表征。流调节装置或其凸出元件可基本平行于弦或和弦形成角度。主要流调节装置可与弦形成主要角度α而辅助流调节装置可与弦形成辅助角度β。在一个或更多实施方式中，主要角度α在从0°至约60°的范围内（例如在从0°至约45°的范围内）。在一个或更多实施方式中，主要角度α在从0°至约30°的范围内。在一个或更多实施方式中，辅助角度β在从0°至约60°的范围内（例如在从0°至约45°的范围内）。在一个或更多实施方式中，辅助角度β在从0°至约30°的范围内。
主要流调节装置或其主要凸出元件可与辅助流调节装置或其辅助凸出元件形成角度θ。主要流调节装置和辅助流调节装置之间的角度θ可在从0°至约45°的范围内。优选地可为相对较小的角度，例如其中角度θ在从0°至约20°的范围内。
主要流调节装置的主要角度可在纵向方向上改变。例如，主要流调节装置的不同凸出元件可形成不同主要角度。辅助流调节装置的辅助角度可在纵向方向上改变。例如，辅助流调节装置的不同凸出元件可形成不同辅助角度。
面对辅助流调节装置的辅助凸出元件的主要流调节装置的主要凸出元件的横截面可基本平行于辅助凸出元件，即，θ=0。距离可在从约0.5mm至约5cm的范围内，例如在从1mm至约1cm的范围内，例如约2.5mm。
通过具有主要凸出元件和辅助凸出元件之间的距离，产生了空间或混合地带，其中混合了可调节的边界流，便于特制的或改良的噪音性能。
风力涡轮机叶片的第一纵向区段可至少部分地在纵向方向上以距根部端在从0.3L至1L的范围内的距离延伸，其中L是风力涡轮机叶片的长度。在一个或更多实施方式中，风力涡轮机叶片的第一纵向区段在纵向方向上以距根部端在从0.6L至1L的范围内的距离延伸。将具有流调节装置的一个或更多纵向区段布置朝向风力涡轮机叶片的尖部端可是有益的，由于噪音主要在流速度很高的区域产生。
风力涡轮机叶片包括成型轮廓，其可分成：具有基本圆形或椭圆形轮廓的根部区域，其最靠近轮毂；具有提升力产生轮廓的翼型区域，其最远离轮毂；以及可选地在根部区域和翼型区域之间的过渡区域。如果存在，那么过渡区域具有在径向或纵向方向上从根部区域的圆形或椭圆形轮廓向翼型区域的提升力产生轮廓逐渐改变的轮廓。一个或更多纵向区段（例如第一纵向区段和可选地第二纵向区段）可在翼型区域中延伸。一个或更多纵向区段可在过渡区域中延伸。
风力涡轮机叶片可具有大于55m的长度。
流调节装置可由噪音调节装置和/或噪音减小装置构成或包括噪音调节装置和/或噪音减小装置。
改装风力涡轮机叶片的方法使得风力涡轮机操作人员和/或制造商能够升级现有风力涡轮机，以便改良（即减小或适应）在风力涡轮机的运行期间由风力涡轮机叶片产生的噪音，或甚至改良对风力涡轮机叶片的空气动力学性能。
该方法可包括：通过将基座附接在风力涡轮机叶片的后缘处，来安装包括基座和至少一个凸出元件的至少一个流调节装置。
图1示出了根据所谓“丹麦概念”的常规现代逆风风力涡轮机2，其具有塔架4、机舱6和具有基本水平转子轴的转子。转子包括轮毂8和从轮毂8径向延伸的三个叶片10，各叶片10均具有最靠近轮毂的叶片根部16和最远离轮毂8的叶片尖部14。转子具有R指示的半径。
图2示出根据本发明的风力涡轮机叶片10的示例性实施方式的示意图。如由平行于纵向轴线或俯仰轴线（pitch axis）的箭头r所示，风力涡轮机叶片10在纵向方向上从根部端向尖部端延伸。风力涡轮机叶片10包括最靠近轮毂的根部区域30、最远离轮毂的成型或翼型区域34以及在根部区域30和翼型区域34之间的过渡区域32。叶片10包括在叶片安装在轮毂上时面向叶片10的旋转方向的前缘18以及面向前缘18的相反方向的后缘20。
翼型区域34（也称之为成型区域）具有关于产生提升力的理想的或接近理想的叶片形状，同时根部区域30由于结构考虑而具有基本圆形或椭圆形的横截面，例如这使得将叶片10安装至轮毂更容易和更安全。根部区域30的直径（或弦）沿着整个根部区域30可不变。过渡区域32具有从根部区域30的圆形或椭圆形形状向翼型区域34的翼型轮廓逐渐改变的过渡轮廓。过渡区域32的弦长通常随着距轮毂的距离r增加而增加。翼型区域34具有翼型轮廓，翼型轮廓具有在叶片10的前缘18和后缘20之间延伸的弦。在翼型区域中的弦的宽度随着距轮毂的距离r增加而减小。叶片10的肩部40定义为其中叶片10具有其最大弦长的位置。肩部40通常设在过渡区域32和翼型区域34之间的边界处。
风力涡轮机叶片包括具有横截面的第一纵向区段36，该横截面带有用于调节噪音声谱的第一主要流调节装置64和第一辅助流调节装置（未示出）。第一主要流调节装置和第一辅助流调节装置垂直于由箭头r图示的纵向方向隔开，即，在垂直于纵向方向的方向上隔开。可选地，风力涡轮机叶片可如图2中图示包括具有横截面的第二纵向区段38，该横截面带有用于调节噪音声谱的第二主要流调节装置64'和第二辅助流调节装置（未示出）。如果存在，那么第二主要流调节装置和第二辅助流调节装置垂直于由箭头r图示的纵向方向隔开。流调节装置安装在风力涡轮机叶片的后缘附近或安装在风力涡轮机叶片的后缘处，并且可形成后缘的一部分。
图3和4描绘了可用于说明根据本发明的风力涡轮机叶片的几何形状参数。
图3示出通过不同参数描绘的风力涡轮机的典型叶片的翼型轮廓50的横截面的示意图，这些参数通常用于定义翼型的几何形状。翼型轮廓50具有压力侧52和吸力侧54，其在使用期间—即在转子的转动期间—通常分别面朝上风（逆风）侧和下风（顺风）侧。翼型50具有弦60，弦具有在叶片的前缘56和后缘58之间延伸的弦长c。翼型50具有厚度t，其定义为压力侧52和吸力侧54之间的距离。翼型的厚度t沿着弦60改变。距对称轮廓的偏移由拱线62给出，其为通过翼型轮廓50的中线。该拱线可通过从前缘56向后缘58画内切圆来发现。该中线沿这些内切圆的中心而行并且其距弦60的偏移或距离称为拱度f。该不对称性也可通过使用称为上拱度（或吸力侧拱度）和下拱度（或压力侧拱度）的参数定义，其分别定义为弦60和吸力侧54以及弦60和压力侧52的距离。翼型轮廓通常用如下参数表征：弦长c；最大拱度f；最大拱度f的位置df；最大翼型厚度t，其为沿着中拱线62的内切圆的最大直径；最大厚度t的位置dt以及翼尖半径（nose radius）（未示出）。这些参数通常定义为与弦长c的比率。因此，局部相对叶片厚度t/c作为局部最大厚度t和局部弦长c之间的比率给出。此外，最大压力侧拱度的位置dp可用作设计参数，并且当然最大吸力侧拱度的位置也可以。
图4示出叶片的其它几何参数。叶片具有总叶片长度L。如图3中所示，根部端定位在位置r=0处，而尖部端定位在r=L处。叶片的肩部40定位在位置r=ds处并具有肩部宽度W，其等于在肩部40处的弦长。
图5示出根据本发明的示例性风力涡轮机叶片的一部分。风力涡轮机叶片10包括第一纵向区段36，第一纵向区段36包括第一主要流调节装置（未示出）和第一辅助流调节装置66。第一主要流调节装置包括附接至叶片外壳72的基座（未示出）以及在风力涡轮机叶片的后缘处沿纵向轴线分布的多个主要凸出元件（未示出）。此外，第一辅助流调节装置66包括附接至叶片外壳72的基座68''以及在风力涡轮机叶片的后缘处沿纵向轴线分布的多个辅助凸出元件70''。主要凸出元件（未示出）形成风力涡轮机叶片的第一锯齿后缘（见图6和图7）。辅助凸出元件70''的第一边缘部分74和第二边缘部分76形成风力涡轮机叶片的第二锯齿后缘。第一边缘部分74与纵向轴线形成各自的第一角度φ1，而第二边缘部分76与纵向轴线形成各自的第二角度φ2。辅助凸出元件的长度L2可改变，例如L2可在从3cm至约20cm的范围内。第一角度φ1可在从0°至约90°的范围内，例如约45°。在一个或更多实施方式中，第一角度φ1大于40°，例如在从60°至75°的范围内。第二角度φ2可在从0°至约90°的范围内，例如约45°。在一个或更多实施方式中，第二角度φ2大于40°，例如在从60°至75°的范围内。
对于各自的流调节装置，凸出元件的各自的第一边缘的第一角度φ1可改变和/或凸出元件的各自的第二边缘的第二角度φ2可改变。边缘部分可为直的。在一个或更多实施方式中，一个或更多凸出元件的一个或更多边缘部分为弯曲的。
图6部分地示出了图5中所示的风力涡轮机叶片的示例性横截面的一部分，该横截面沿线A-A获取。风力涡轮机叶片10的第一纵向区段36包括：具有基座68'和主要凸出元件70'的第一主要流调节装置64；以及具有基座68''和辅助凸出元件70''的辅助流调节装置66。基座68'附接至风力涡轮机叶片的压力侧52而基座68''附接至风力涡轮机叶片的吸力侧54。第一主要流调节装置64布置成用以调节在风力涡轮机运行期间产生的压力侧边界流。第一辅助流调节装置66布置成用以调节在风力涡轮机运行期间产生的吸力侧边界流。流调节装置64、66垂直于纵向方向隔开。主要凸出元件70'和辅助凸出元件70''基本平行（即θ1=0）并具有约2.5mm的距离d1，因此第一主要流调节装置64和第一辅助流调节装置66在翼面方向上隔开。一般而言，不同流调节装置的凸出元件之间的距离可在从约1mm至约5cm的范围内。在一个或更多横截面中，流调节装置的凸出元件可接触不同流调节装置的凸出元件。流调节装置64、66或其凸出元件70、70''可基本平行于弦60或分别与弦形成角度α1和β1。
图7部分地示出了图5中所示的风力涡轮机叶片的示例性横截面的一部分，该横截面沿线A-A获取。纵向区段36包括具有附接至风力涡轮机叶片的叶片外壳的后缘的共用基座68的第一主要流调节装置64和辅助流调节装置66。第一主要流调节装置64包括主要凸出元件70'，而辅助流调节装置66具有辅助凸出元件70''。主要凸出元件70'和辅助凸出元件70''为具有约5°的角度θ1的平面元件。最小距离d1,min为约2mm。
图8示出根据本发明的示例性风力涡轮机叶片的一部分。风力涡轮机叶片10包括第一纵向区段36，第一纵向区段包括第一主要流调节装置和第一辅助流调节装置66。第一主要流调节装置包括附接至风力涡轮机叶片的压力侧的基座（未示出）以及在风力涡轮机叶片的后缘处沿纵向轴线分布的多个主要凸出元件70'。此外，第一辅助流调节装置66包括附接至风力涡轮机叶片的吸力侧的基座68''以及在风力涡轮机叶片的后缘处沿纵向轴线分布的多个辅助凸出元件70''。主要凸出元件70'形成风力涡轮机叶片的第一锯齿后缘（见图9）。辅助凸出原件70''形成风力涡轮机叶片的第二锯齿后缘。主要凸出元件70'和辅助凸出元件70''沿纵向轴线移位。
图9部分地示出了图8中所示的风力涡轮机叶片的示例性横截面的一部分，该横截面沿线A-A获取。
图10部分地示出了风力涡轮机叶片的示例性横截面的一部分。第一主要流调节装置64和第一辅助流调节装置66布置在风力涡轮机叶片的吸力侧上并且在翼弦方向上隔开。在一个或更多实施方式中，第一主要流调节装置64和第一辅助流调节装置66布置在风力涡轮机叶片的压力侧上并且在翼弦方向上隔开。主要凸出元件70'的边缘部分在风力涡轮机叶片的后缘处形成第一锯齿边缘并且辅助凸出元件70''的边缘部分在风力涡轮机叶片的后缘处形成第二锯齿边缘。
应当注意的是，除附图中所示的本发明的示例性实施方式之外，本发明可以不同形式实施并且不应解释为受限于在此提出的实施方式。相反，提供这些实施方式以便该公开内容将变得全面和完整，并将向本领域技术人员充分表达本发明的构思。
参考数字清单
2    风力涡轮机
4    塔架
6    机舱
8    轮毂
10   风力涡轮机叶片
14   叶片尖部
16   叶片根部
18   前缘
20   后缘
22   俯仰轴线
30   根部区域
32   过渡区域
34   翼型区域
36   第一纵向区段
38   第二纵向区段
40   肩部、肩部翼型轮廓
52   压力侧
54   吸力侧
56   前缘
58   后缘
60   弦
62   拱线/中线
64   第一主要流调节装置
66   第一辅助流调节装置
68、68'、68''   基座
70'   主要凸出元件
70''  辅助凸出元件
72   叶片外壳
74   第一边缘部分
76   第二边缘部分
c    弦长
dt    最大厚度的位置
df    最大拱度的位置
dp    最大压力侧拱度的位置
ds    肩部距离
f     拱度
L     叶片长度
P     功率输出
W    肩部弦长
X     第一轴线
Y     第二轴线
r      纵向方向，距叶片根部的径向距离
t      厚度
vw     风速
α      主要流调节装置和弦之间的主要角度
β      辅助流调节装置和弦之间的辅助角度
θ      主要和辅助流调节装置之间的角度
φ1     第一边缘部分和纵向轴线之间的第一角度 
φ2     第二边缘部分和纵向轴线之间的第二角度 
Δy     预弯

Claims (16)

1.一种用于具有基本水平的转子轴的风力涡轮机的转子的风力涡轮机叶片，所述转子包括轮毂，当安装至所述轮毂时，所述风力涡轮机叶片基本在径向方向上从所述轮毂延伸，所述风力涡轮机叶片在平行于纵向轴线的纵向方向上延伸并且具有尖部端和根部端，
所述风力涡轮机叶片进一步包括成型轮廓，所述成型轮廓包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘，所述前缘和所述后缘的弦具有在其间延伸的弦长，所述成型轮廓在被入射气流冲击时产生提升力，
所述风力涡轮机叶片进一步包括具有横截面的至少第一纵向区段，所述横截面具有在所述压力侧上设在所述后缘处的第一多个突出元件以及在所述吸力侧上设在所述后缘处的第二多个突出元件，所述第一多个突出元件与所述第二多个突出元件在翼面方向上隔开，
其中所述第一多个突出元件布置成用以执行所述叶片的所述压力侧的边界层流的第一调节操作，其中所述第二多个突出元件布置成用以执行所述叶片的所述吸力侧的边界层流的第二调节操作，所述第一调节操作和所述第二调节操作可起作用以减小所述风力涡轮机叶片的运行噪音，以及
其中所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件布置成使得所述第一调节操作不同于所述第二调节操作。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一多个突出元件的形状不同于所述第二多个突出元件的形状，使得所述第一调节操作不同于所述第二调节操作。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件中的至少一个包括基座和至少一个凸出元件，并且布置为沿所述第一纵向区段延伸的板、条或带。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一多个突出元件形成具有第一空间频率的第一锯齿缘，并且所述第二多个突出元件形成具有第二空间频率的第二锯齿缘，其中所述第一空间频率不同于所述第二空间频率。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一多个突出元件形成具有第一锯齿间顶角的第一锯齿缘，并且所述第二多个突出元件形成具有第二锯齿间顶角的第二锯齿缘，其中所述第一锯齿间顶角不同于所述第二锯齿间顶角。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一多个突出元件形成具有第一锯齿长度的第一锯齿缘，并且所述第二多个突出元件形成具有第二锯齿长度的第二锯齿缘，其中所述第一锯齿长度不同于所述第二锯齿长度。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一多个突出元件形成第一锯齿缘，并且所述第二多个突出元件形成第二锯齿缘，其中所述第一锯齿缘在所述纵向方向上从所述第二锯齿缘偏移。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一多个突出元件形成第一锯齿缘，并且所述第二多个突出元件形成第二锯齿缘，其中所述第一锯齿缘在所述翼弦方向上从所述第二锯齿缘偏移。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述成型轮廓包括钝的后缘，并且其中所述第一多个突出元件设在所述钝的后缘的压力侧上，而其中所述第二多个突出元件设在所述钝的后缘的吸力侧上。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件中的至少一个在所述翼弦方向上从所述叶片的所述前缘布置在所述弦长的70%-100%的区间内。
11.根据前述权利要求中任意一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件中的至少一个由相对柔韧的材料形成，所述至少一个第一或第二多个突出元件可起作用以随着风在所述至少一个第一或第二多个突出元件上的通过而弯曲。
12.根据权利要求1-10中任意一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件中的至少一个由相对坚硬的材料形成，所述至少一个第一或第二多个突出元件可起作用以随着风在所述至少一个第一或第二多个突出元件上的通过而抵抗弯曲。
13.根据权利要求1-10中任意一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件中的第一个由相对坚硬的材料形成，并且所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件中的第二个由相对柔韧的材料形成。
14.根据前述权利要求中任意一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一纵向区段至少部分地以距所述根部端在从0.3L到1L的范围内的距离在所述纵向方向上延伸，其中L是所述风力涡轮机叶片的长度。
15.一种风力涡轮机，其包括至少一个如权利要求1-14中任意一项所述的风力涡轮机叶片。
16.一种改装在纵向方向延伸并具有尖部端和根部端的风力涡轮机叶片的方法，所述风力涡轮机叶片进一步包括成型轮廓，所述成型轮廓包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘，所述前缘和所述后缘的弦具有在其间延伸的弦长，所述成型轮廓在被入射气流冲击时产生提升力，所述方法包括：
将流调节系统安装至所述风力涡轮机叶片上，使得所述风力涡轮机叶片包括具有横截面和多个流调节装置的至少一个纵向区段，其中所述至少一个纵向区段包括具有横截面的第一纵向区段，所述横截面带有在所述压力侧上设在所述后缘处的第一多个突出元件以及在所述吸力侧上设在所述后缘处的第二多个突出元件，所述第一多个突出元件在翼面方向上从所述第二多个突出元件隔开，
其中所述第一多个突出元件布置成用以执行所述叶片的所述压力侧的边界层流的第一调节操作，其中所述第二多个突出元件布置成用以执行所述叶片的所述吸力侧的边界层流的第二调节操作，以及
其中所述第一多个突出元件和所述第二多个突出元件布置成使得所述第一调节操作不同于所述第二调节操作。
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