CN106574600A - 风能设备转子叶片，风能设备转子叶片尖端后缘，用于制造风能设备转子叶片的方法和风能设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于风能设备(100)的空气动力学的转子(106)的转子叶片尖端(252)的后缘(201)。后缘(221)在此包括后缘边界线(250)，所述后缘边界线描绘所述转子叶片尖端后缘(201)的轮廓，并且包括多个用于改善后缘(201)处的流动特性的锯齿(255)。在此，锯齿(255)根据后缘边界线(250)设置，从而根据后缘(201)处的几何形状和运行参数设置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造风能设备转子叶片的方法。此外，本发明涉及一种用于转子叶片尖端的后缘并且本发明涉及一种风能设备转子叶片。
背景技术
风能设备通常是已知的并且图1示出这种已知的风能设备。对于风能设备的效率而言，一个或多个转子叶片的设计是一个重要的方面。转子叶片尖端的构成在此也是一个重要因素。在绕流转子叶片尖端时，由于在上侧和下侧之间的压力差产生自由的边缘涡流，由此引起阻力。此外，由于这种自由的边缘涡流产生干扰性的噪音。
为了减少这种干扰性的噪音，已知所谓的翼端小翼，在下文中称为小翼(Winglet)。在此，将小翼理解为转子叶片的端部处的附加件，所述附加件以预定的角度偏离于转子叶片的纵轴线。通过这种小翼能够减少转子叶片尖端处的阻力和涡流形成。由此，在转子叶片的端部处，即在转子叶片尖端处，减少出现的涡流。因此产生的噪音由此同样被降低。能够提高风能设备的功率。在这种已知的小翼中，难以将该小翼设计为用于实现所期望的降噪或功率提高。产生如下风险：引起与效果不比例的非常大的耗费。
在基于优先权的德国专利文献中，德国专利商标局检索到下述现有技术：DE 102008 037 368 A1、DE 10 2011 050 661 A1、US 2003/0175121 A1、EP 1 314 885 B1、EP 0652 367 A1和WO 2014/086919A1。
发明内容
本发明由此基于下述目的：针对在上文中所提到的问题中的至少一个，尤其应提出一种解决方案，所述解决方案在不增加噪音效应的情况下进一步提高风能设备的转子叶片的效能。本发明的目的尤其是：进一步降低风能设备的噪音排放。至少应提出一种替选的解决方案。
该目的通过一种风能设备转子叶片来实现，所述风能设备转子叶片具有前缘、后缘、转子叶片根部、转子叶片尖端、吸入侧、压力侧、转子叶片长度、剖面深度和俯仰旋转轴线。转子叶片尖端设计为小翼并且朝向压力侧弯折或者弯曲。转子叶片尖端具有转子叶片尖端后缘，所述转子叶片尖端后缘又具有后缘边界线，所述后缘边界线描绘转子叶片尖端后缘的轮廓。转子叶片尖端后缘具有多个用于改善转子叶片尖端后缘处的流动特性的锯齿。锯齿分别具有锯齿尖端、两个锯齿棱边和角等分线。锯齿棱边设置为不平行于迎流方向，所述迎流方向垂直于俯仰旋转轴线设置。锯齿棱边不垂直于后缘边界线处的切线设置。后缘边界线具有多个部段，其中所述部段中的一个不平行于俯仰旋转轴线伸展。
根据本发明的一个方面，锯齿的两个锯齿棱边的长度不同，锯齿的角等分线不垂直于俯仰旋转轴线，和/或角等分线与后缘边界线处的切线所形成的角在70度和110度之间。
为了实现所述目的，提出一种用于风能设备的空气动力学的转子的转子叶片尖端的后缘。后缘在此包括后缘边界线和多个锯齿，所述后缘边界线描绘后缘的轮廓，所述锯齿用于改善后缘处的流动特性。在此，根据后缘边界线在后缘处设有锯齿。
转子叶片在其整个长度上、即从连接至转子叶片的连接部位直至尖端本身具有后缘，所述后缘具有后缘边界线。后缘边界线在此描绘后缘的轮廓，即如下线，在所述线中转子叶片尖端的吸入侧和压力侧相交。特别地，这种后缘边界线是弯曲的线。在后缘边界线处多个锯齿并排设置。在此，锯齿根据后缘边界线设置或定向。也就是说，后缘处的锯齿的设计与后缘边界线相关，进而与后缘的轮廓或几何形状相关。因此，在对后缘处的锯齿进行定向时也考虑曲率等。这具有下述优点：锯齿最佳地匹配于后缘边界从而能够减少出现的涡流。由此同样降低了噪音排放和功率下降。
不同类型的风能设备的不同的转子叶片的转子叶片尖端的剖面或者说几何形状从而还有后缘边界线不同地设计。特别地，这种转子叶片尖端设计为所谓的小翼，以便降低噪音排放。所述设计在此与不同的安装地点相关，在所述安装地点处能够存在不同的风况，如强风或者弱风。在此，锯齿的限定与转子叶片或风能设备的几何形状和运行参数相关，进而与转子叶片尖端处的后缘边界线相关。通过根据后缘边界线设置锯齿，锯齿可以单独地匹配于转子叶片尖端的相应的剖面。由此能够最佳地降低噪音排放并且提高风能设备的功率。
优选地，转子叶片尖端构成为小翼。小翼在此是弯曲的翼尖，即转子叶片的下述部分，所述部分以预定的角度偏离于转子叶片的纵轴线。小翼在此要么沿着迎流的方向构成要么逆着迎流的方向构成。在此，转子叶片尖端也能够构成为两个小翼，所述两个小翼沿着相反的方向指向。这种小翼减少因在转子叶片尖端处的上侧和下侧之间或在吸入侧和压力侧之间的压力差而产生的涡流，其方式是：所述涡流使边缘涡流分散并且向外偏转。由此降低了噪音排放并且提高了功率输出。在与锯齿状的后缘、即具有多个锯齿的后缘组合时，能够明显提高这种效果。
在一个优选的实施方式中，锯齿垂直于后缘边界线设置。在此，各个锯齿分别具有锯齿高度。最大的锯齿高度在此位于后缘边界线的法线上。这种锯齿能够承受在后缘处出现的不同大小的湍流从而降低噪音排放。在后缘边界线弯曲的情况下，锯齿相应地不同地定向。它们由此至少部分地指向不同的方向。
在一个尤其优选的实施方式中，每个锯齿具有至少两个锯齿棱边并且后缘具有锯齿-后缘边界角，所述锯齿-后缘边界角通过锯齿棱边和垂直于后缘边界线设置的迎流方向限定。在此，锯齿-后缘边界角小于90°，优选小于60°，尤其小于45°。所提到的值实现了后缘处最佳的流动特性。理论上假设锯齿-后缘边界角垂直于后缘边界线伸展。事实上这种锯齿-后缘边界角因迎流的改变也完全能够是更大的，这无法带来后缘处最佳的流动特性。但是，通过使锯齿以小于90°的、尤其小于45°的锯齿-后缘边界角定向，能够补偿沿着迎流方向的这种改变，使得这几乎不对噪音生成和/或风能设备的功率产生影响。
在一个优选的实施方式中，锯齿-后缘边界角沿着转子叶片长度是可变的，其中转子叶片长度通过转子叶片的从转子叶片根部直至转子叶片尖端的长度来限定。也就是说，在锯齿棱边和垂直于后缘边界线设置的迎流方向之间的角度不只是局限于一个值。更确切地说，例如在转子叶片根部的区域中与在转子叶片尖端的区域中相比能够产生锯齿-后缘边界角的其它值。由此能够实现最佳的流动特性。
在一个优选的实施方式中，转子叶片尖端或整个转子叶片具有俯仰轴线并且锯齿垂直于俯仰轴线设置。在此，将转子叶片的俯仰轴线理解为如下轴线，围绕所述轴线调节转子叶片的迎角，即俯仰。调节迎角或俯仰角，以便调控风能设备的功率并且在风速改变的情况下总是实现风能设备的最佳的效率。转子叶片尖端在此同样围绕这种俯仰轴线来调节。理论上假设：迎流表现为垂直于该俯仰轴线或作用轴线。锯齿相应于俯仰轴线的定向引起涡流的减少从而引起降噪。
优选地，后缘具有锯齿-俯仰角，所述锯齿-俯仰角在后缘边界线上的预设的位置处通过切线限定。后缘边界线对于沿着转子叶片的长度的每个位置具有不同的点。将切线置于相应的点中产生许多不同的切线从而产生沿着转子叶片尖端的长度的不同的锯齿-俯仰角。俯仰轴线和相应的切线之间的角度限定锯齿-俯仰角。该角度由此同样根据后缘边界线来计算。通过与后缘边界线的匹配，能够减少出现的涡流，由此也降低噪音排放。
优选地，多个锯齿和/或锯齿棱边沿着所述转子叶片尖端的一个或多个长度不对称地设置在后缘上。通过后缘边界线能够具有弯曲的形状并且锯齿根据后缘边界线定向，锯齿在沿着转子叶片长度的不同位置处不同地定向从而不是对称的，也就是说，各个锯齿棱边相对于后缘边界线或迎流具有不相同的角度。特别地，一个锯齿的两个锯齿棱边在此相比于迎流能够具有不同的角。由此能够减少不同大小和类型的涡流。
在一个尤其优选的实施方式中，后缘边界线至少部分地在转子叶片尖端的长度上弯曲地伸展，即非直线地伸展。因为空气动力学的剖面——如根据本发明的转子叶片尖端的剖面——具有非常复杂的几何形状以实现最佳的功率，所以有时候必要的是：后缘边界线在沿着转子叶片尖端的长度的一些部位处非直线地、即弯曲地伸展。由于锯齿匹配于后缘边界线或者说根据后缘边界线计算，也考虑这种弯曲。转子叶片由此能够关于其剖面和锯齿在后缘处的最佳的设置或锯齿几何形状来设计。
优选地，转子叶片具有连接到转子叶片上的连接区域和尖端区域，其中在锯齿棱边指向连接区域的情况下，锯齿-后缘边界角从连接区域至尖端区域增大，和/或在锯齿远离连接区域指向的情况下，锯齿-后缘边界角从连接区域至尖端区域减小。也就是说，锯齿-后缘边界角一方面在指向尖端区域的锯齿的一侧上减小，而另一方面在朝向连接区域的锯齿的一侧上增加。在此，当前将尖端区域理解为转子叶片尖端的区域，所述区域与连接区域相对置。
由于在转子叶片根部和转子叶片尖端处出现的不同的迎流条件，如雷诺数、马赫数、迎角等，在后缘附近涡流以不同的大小产生。对于大的涡流而言，大的锯齿-后缘边界角例如是有效的，而对于小的涡流而言，小的锯齿-后缘边界角是有效的。通过根据本发明的设置，由此能够覆盖小的和大的涡流。此外，这种设置在中等大小的涡流中至少具有平均良好的有效性。
此外，为了实现所述目的提出一种用于风能设备的转子叶片的转子叶片尖端，其中转子叶片尖端具有至少一个根据上述实施方式中的一个所述的后缘。由此得出根据所描述的后缘的至少一个实施方式的相互关联、阐述和优点。
在此，这种转子叶片尖端尤其设置用于具有主动式的叶片调节的迎风转子的转子叶片。转子叶片尖端在此能够在所有功率等级的风能设备中、尤其在功率等级位于兆瓦范围中的风能设备中使用。
此外，提出一种风能设备，所述风能设备具有至少一个转子叶片，所述转子叶片具有根据本发明的转子叶片尖端，优选所述风能设备具有三个转子叶片，所述三个转子叶片分别具有根据本发明的转子叶片尖端。
此外，提出一种用于计算风能设备的空气动力学的转子的转子叶片的转子叶片尖端的后缘处的锯齿几何形状的方法。在此，后缘具有后缘边界线，所述后缘边界线描绘后缘的轮廓，并且锯齿几何形状根据后缘边界线来计算。每个锯齿在此具有锯齿高度、锯齿宽度和至少两个锯齿棱边。锯齿棱边在此从锯齿宽度朝向齿尖端伸展。所述锯齿棱边能够在锯齿尖端中接触，或者作为替选方案，锯齿尖端也能够圆形地构成或者构成有另一棱边。锯齿几何形状通过当前方法尤其经由锯齿棱边相对于后缘边界线的设置来限定。
由此得出根据所描述的后缘的至少一个实施方式的相互关联、阐述和优点。
优选地，在根据本发明的方法中
-假设局部的迎流垂直于后缘边界，和/或
-计算锯齿-后缘边界角，所述锯齿-后缘边界角通过迎流和锯齿棱边限定，
其中锯齿-后缘边界角小于90°、优选小于60°、尤其小于45°。
在一个优选的实施方式中，在根据本发明的方法中，
-假设迎流方向垂直于转子叶片的俯仰轴线，和/或
-多个锯齿垂直于俯仰轴线定向，
其中计算锯齿-俯仰角，所述锯齿-俯仰角在俯仰轴线和齿棱边之间相应于后缘的位置处的切线的角度。
后缘边界线对于沿着转子叶片尖端的长度的每个位置而言都具有不同的点。将切线置于相应的点中产生许多不同的切线从而产生沿着转子叶片尖端的长度的不同的锯齿-俯仰角。俯仰轴线和相应的切线之间的角度限定锯齿-俯仰角。该角度由此同样根据后缘边界线来计算。通过与后缘边界线的匹配能够减少所出现的涡流，由此也降低噪声排放。
在一个优选的实施方式中，使用所述方法计算用于根据在上文中所描述的实施方式中的至少一个所述的后缘的锯齿几何形状。
所述计算在此基于下述考虑。
斯特劳哈尔数远小于1。斯特劳哈尔数在此是空气动力学的无量纲的特征值，借助于所述斯特劳哈尔数在不稳定的流动中能够描述涡流的分离频率。斯特劳哈尔数此外受锯齿高度影响。对于锯齿高度而言，在此产生下述关系：
C2在此具有2至15的值并且是常数。锯齿高度由此在使用恒定因数c2的条件下根据紊流的压力脉动的相干长度标度Λp3来计算。因数c2能够凭经验来确定，例如根据测试测量或者经验值来确定。
锯齿高度与锯齿宽度的比值为其中λ＝H/c3并且c3＝0.5至6是经验常数。
在局部的迎流方向和锯齿棱边之间的角度，即锯齿-后缘边界角，为Фi<90°，在此前提条件为：迎流垂直于转子叶片的俯仰轴线，当前即Фi＝Ф±θi。其中θi是锯齿-俯仰角。在此，锯齿-俯仰角θi沿着转子叶片长度根据后缘边界改变。
附图说明
接下来示例性地根据实施例参考附图详细阐述本发明。
图1示意性地示出风能设备的立体视图。
图2示意性地示出根据第一实施例的具有转子叶片尖端的转子叶片部段，所述转子叶片尖端具有后缘，所述后缘具有锯齿状的边界。
图3示意性地示出具有后缘的转子叶片尖端，所述后缘具有锯齿状的边界。
图4示出图3中的转子叶片尖端的放大的部分。
图5示出图3的转子叶片尖端的另一放大的部分。
图6示意性地示出在后缘处具有两个不同的锯齿几何形状的转子叶片尖端。
图7示出图6中的转子叶片尖端的放大的部分。
图8示意性地示出转子叶片尖端。
图9示出根据第二实施例的转子叶片的一部分的示意图。
需注意的是，相同的附图标记能够表示不同实施方式的可能类似的但不相同的元件。
根据实例参考附图对本发明的阐述基本上示意性地进行，并且在相应的附图中所阐述的元件能够在附图中夸张地示出以进行更好的图解说明而其它元件是简化的。因此，图1例如像这样示意性地图解说明风能设备：无法清楚地看到在转子叶片尖端处所设置的锯齿状的后缘以及转子叶片尖端的小翼形状。
具体实施方式
图1示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有具有三个转子叶片200和导流罩110的转子106。转子106在运行时由于风处于旋转运动从而驱动吊舱104中的发电机。转子叶片的俯仰例如总是可通过俯仰驱动器来调节。
图2示意性地示出具有转子叶片尖端220的转子叶片部段203的一部分，所述转子叶片尖端具有转子叶片后缘221，所述转子叶片后缘也简称为后缘。转子叶片尖端220从转子叶片部段203处关于转子叶片部段203的纵轴线204或者说俯仰旋转轴线以角度γ沿着偏离于纵轴线204的方向引导。转子叶片200具有俯仰旋转轴线200a。当调节转子叶片的俯仰时，俯仰旋转轴线200a是转子叶片的旋转轴线。转子叶片200具有吸入侧200b、压力侧200c、前缘202和后缘201。转子叶片200具有剖面深度200d，所述剖面深度能够沿着转子叶片的长度L(朝向转子叶片尖端)减小。
转子叶片200具有外壳200g，所述外壳主要具有纤维复合材料，例如GFK(玻璃纤维增强塑料)或者CFK(碳纤维增强塑料)。附加地，在吸入侧和压力侧之间能够设有连接片。
转子叶片尖端220由此是所谓的小翼，所述小翼朝向压力侧200c弯曲或者弯折。在转子叶片尖端220上设置有后缘221，所述后缘具有带有多个锯齿205的锯齿状的边界，所述多个锯齿沿着转子叶片尖端220和转子叶片部段203并排设置。每个锯齿205分别具有锯齿尖端206以及两个锯齿棱边207，所述锯齿棱边在锯齿尖端206接触。一个锯齿棱边207的一侧总是同样接触相邻的锯齿棱边207并且在相反的一侧上、即在锯齿尖端206的区域中又接触属于相应的锯齿205的第二锯齿棱边207等。应注意的是，转子叶片尖端220的所示出的部分仅是一个实施例。作为替选方案，锯齿205例如也能够仅设置在转子叶片尖端220的一个部段中或者仅设置在转子叶片尖端220处。此外可行的是，锯齿205也继续在整个转子叶片的后缘上伸展。
转子叶片的后缘201(沿着转子叶片的长度L)不是直线的，而是具有多个部段，所述多个部段能够不同于俯仰旋转轴线200a定向。转子叶片尖端220设计为小翼并且朝向压力侧200c弯折或者弯曲。
根据本发明，具有多个锯齿的后缘能够设计为独立的部件。由此，具有多个锯齿的后缘部段在现有的转子叶片中也能够被改装。此外，(转子叶片尖端的)该后缘部段能够独立地制造，以便在生产转子叶片期间固定在后缘上。为此能够可行的是，一个部段或一部分必须从已经制成的转子叶片的后缘中移除或锯除或者分离。
图3示出转子叶片尖端252的后缘边界线，如其例如在图2中所描绘，所述后缘边界线在下文中也简称为后缘边界250。曲线MOEN标明转子叶片尖端252在转子叶片的不同的径向位置处的、即沿着转子叶片的翼展的后缘边界250。在图3中可以看到多个锯齿255，所述锯齿分别具有锯齿尖端256和两个锯齿棱边257。锯齿255的尺寸从点M起朝向点N减小。锯齿255设置在转子叶片尖端252的整个后缘边界250上。
此外在图3中可以看到局部的迎流A’和A的方向。局部的迎流方向A’和A的区别在于两个不同的假设。在局部的迎流方向A’的情况下假设：所述迎流方向垂直于后缘边界。局部的迎流方向A垂直于转子叶片的俯仰轴线设置。
图4示出图3中的转子叶片尖端252的放大的部分。沿着后缘边界250设置有多个锯齿255，所述锯齿分别具有锯齿尖端256以及分别具有两个锯齿棱边257。此外，锯齿255具有锯齿高度H以及锯齿宽度λ。锯齿棱边257在点E处与局部的迎流方向A’共同地形成锯齿-后缘边界角ФE。对于在点E处的锯齿高度HE和锯齿宽度λE的所给出的限定，能够计算出锯齿-后缘边界角ФE。由此从图4中的三角形EFG中得出：
并且通过得出，
由此得出：
ФE＝14.03°。
由此当沿着转子叶片尖端的整个长度保持比值HE/λE＝2恒定时，ФE＝14.03°同样保持恒定。已证实：当在主迎流方向和锯齿棱边(或者说图4中的线EG)之间的角度小于90°、尤其小于45°时，能够实现最大的降噪。由此，对于图3计算的锯齿-后缘边界角ФE位于所提到的范围中。同样可行的是，改变锯齿-后缘边界角Ф，例如通过改变H/λ的比值或者迎流方向。在H/λ＝[0.5，1，2，4，6，8]的变化中并且在假设迎流方向恒定时，对于Ф可能得出下述值：45；26.56；14.03；7.12；4.76；3.57度。这以如下为前提条件：迎流方向保持不变。但是，在风能设备运行时局部的流动方向改变。
因此，建立在线A’E和AE之间的关系。这允许不对称的锯齿几何形状的分布，在所述锯齿几何形状中锯齿-后缘边界角Ф沿着转子叶片尖端的翼展改变。在此，图5示出图4中的具有后缘边界250的转子叶片尖端52的放大的部分。
除了图4外，图5也示出穿过点E的切线258。锯齿255垂直于后缘定向。垂直于后缘产生与垂直于俯仰轴线的迎流方向的锯齿-俯仰角θE。锯齿-俯仰角θE经由点E处的切线(线XE 58)确定。当后缘250的每个位置处的切线258不同时，锯齿-俯仰角θE从转子叶片尖端252的起始处直至转子叶片尖端252的端部或者从转子叶片根部直至转子叶片尖端根据相应的后缘边界改变。能够从图5中、尤其在位置E和I处得知：在局部的迎流方向和锯齿棱边257之间的角度从ФE+θE或ФI-θI中计算出。锯齿棱边257在迎流方向线AE上是不对称的，因为角度Ф+θE不同于角Ф-θI。这表明：在迎流方向和锯齿棱边257之间的局部的迎流角在点E处和在点I处是不同的。仅当局部的迎流方向如在图4中那样垂直于俯仰轴线时，这才是适用的。
然而，精确的局部的迎流方向总是未知的。所述局部的迎流方向最多能够通过假设来接近。因此同样可行的是，改变锯齿几何形状，使得实现最佳的Ф和H/λ。在此，图6示意性地示出转子叶片尖端252的具有两个不同的锯齿几何形状的部分。第一几何形状，即锯齿255，垂直于转子叶片尖端252的后缘定向。第二几何形状，即锯齿259，垂直于转子叶片的俯仰轴线定向。在此，锯齿259通过点划线示出。对于这种情况，在迎流方向和锯齿棱边之间的角度在点E和I处为θE或θI。锯齿几何形状经由垂直于后缘设置的锯齿的锯齿数据的坐标变换来实现。这在图7中可示意性地在转子叶片尖端252的放大的部分中看到。
噪音场测量针对三种转子叶片结构执行：1.针对不具有锯齿的转子叶片，2.针对具有垂直于转子叶片后缘定向的锯齿的转子叶片，以及3.针对具有垂直于俯仰轴线定向的锯齿的转子叶片。数据已经表明：在转子叶片尖端处锯齿的相应的转子叶片与在转子叶片尖端处不具有锯齿的转子叶片相比是噪音更小的。此外尤其优选的是，锯齿的定向与转子叶片尖端的后缘边界相关。这种设置例如在锯齿-后缘边界角Фi沿着翼展、尤其在径向位置i＝1，3，5…N-1增加并且在锯齿-后缘边界角Фi沿着翼展、尤其在径向位置i＝2，4，6…N减小时，实现尤其良好的降噪。因此，这引起：由于不同的局部的迎流条件，如在转子叶片尖端的不同的位置处的不同的雷诺数、马赫数和迎角，在后缘附近产生不同大小的涡流，也就是说，对于较大的紊流涡流而言，具有Фi的锯齿，例如在点E i＝17处，与较小的角度相比是更有效的。对于较小的涡流而言，具有小的Фi的锯齿，例如在点I，i＝18处，与具有大的角度的锯齿相比是更有效的。另一方面，对于中等大小的涡流而言，这两种锯齿几何形状都是有效的。此外，为了最佳的结果，应满足下述条件：
I.斯特劳哈尔数ωh/Uc＞＞1，其中并且c2＝2至15为常数，
II.长宽比其中λ＝H/c3并且c3＝0.5至6是经验值，
III.在局部的迎流方向和锯齿棱边之间的锯齿-后缘边界角Фi<90°，在此以如下为前提条件：迎流垂直于转子叶片的俯仰轴线，当前即根据图5的Фi＝Ф±θi。在此，锯齿-俯仰角θi沿着翼展根据后缘边界改变。
图7示出转子叶片200的放大的部分252并且尤其示出转子叶片尖端处的一部分或者部段。锯齿几何形状经由垂直于后缘设置的锯齿的锯齿数据的坐标变换来实现。
在图7中由此一方面示出具有锯齿尖端256和锯齿棱边257的锯齿255，其中这些锯齿的角等分线255a至255e垂直于后缘边界线250。锯齿259的角等分线259a垂直于俯仰旋转轴线或者说俯仰轴线200a。
除了图6外，图8示出靠近后缘的紊流或者说涡流260。紊流260简化地作为椭圆示出。根据理论上的假设，紊流260可能继续沿着方向Z运动。然而，事实上紊流260可能继续沿着方向Z’运动。这种紊流在此是所不期望的、非持续的空气动力学现象，所述现象在现实中一定会出现。在这些情况下，条件Фi<90°被干扰。但是所示出的锯齿255和259也能够补偿这种紊流260，从而即使在这种紊流260的情况下也降低转子叶片处的、尤其转子叶片尖端252处的噪音生成。
图9示出根据本发明的第二实施例的转子叶片的一部分的示意图。转子叶片200具有俯仰旋转轴线200a和尤其转子叶片尖端的后缘边界250。此外，转子叶片200在后缘边界250上具有多个锯齿255。锯齿255分别具有锯齿尖端256以及两个锯齿棱边257和角等分线255a。
在图9中，示出五个不同的可能的锯齿几何形状。这些锯齿255分别具有锯齿尖端256a至256e。此外，锯齿255中的每一个此外具有角等分线255a至255e。此外，示出迎流方向200f，所述迎流方向垂直于俯仰旋转轴线200a。根据第二实施例的转子叶片200能够基于根据第一实施例的转子叶片并且涉及如下(具有弯曲的或者弯折的转子叶片尖端的)转子叶片，所述转子叶片具有锯齿几何形状，其中角等分线255a至255e例如垂直于后缘250处的切线设置。根据第二实施例的锯齿几何形状涉及一个几何区域，其中具有锯齿尖端256b和256d的锯齿表示极端情况，然而所述极端情况不包含在根据本发明的几何区域中。在这两种极端情况下，锯齿棱边257中的一个平行于迎流方向200b、200c定向。
根据本发明，角等分线255a能够可选地基本上垂直于后缘边界250，尤其在锯齿的角等分线和后缘边界之间的角能够在70度和110度之间。
根据本发明，锯齿的侧面的定向是一个重要参数。根据本发明的转子叶片的后缘边界并非是直的，由此这也对锯齿的几何形状产生影响。
锯齿设置在转子叶片后缘上能够引起：出流矢量与迎流矢量不同地定向。这尤其在转子叶片尖端的区域中会变得是重要的，因为在转子叶片的外部部段或直径的区域中，后缘边界沿着转子叶片的长度更强烈地改变。由于离心作用会引起：迎流不再是二维的，而是三维的。
根据本发明，锯齿能够设计为，使得锯齿尖端偏离中心地设置。
根据本发明，锯齿能够至少部段地沿着转子叶片的长度设计为，使得锯齿不是对称的，或者这两个锯齿棱边257不具有相同的长度。
根据本发明的一个方面，穿过锯齿尖端伸展的角等分线垂直于后缘处的切线。作为其替选方案或者除此之外，锯齿的锯齿棱边257的长度能够是不同的，使得锯齿不对称地设计。
本发明涉及一种具有如下转子叶片尖端的风能设备转子叶片，所述转子叶片尖端设计为小翼并且朝向压力侧弯折或者弯曲。转子叶片尖端具有后缘部段，所述后缘部段具有多个锯齿，所述锯齿分别具有锯齿尖端、两个锯齿棱边和角等分线。后缘部段能够独立地制成或者与转子叶片的其余部分一起制成。多个锯齿中的至少一个锯齿的角等分线关于后缘边界线处的切线以在70度和110度之间的角设置。优选地，角等分线基本上垂直于后缘边界线的切线。
可选地，转子叶片尖端的后缘能够至少部分地不平行于转子叶片的俯仰旋转轴线设置。
Claims (11)
1.一种风能设备转子叶片，具有：
前缘(202)、后缘(201)、转子叶片根部(209)、转子叶片尖端(220)、吸入侧(200b)、压力侧(200c)、转子叶片长度(L)、剖面深度(200d)和俯仰旋转轴线(200a)，
其中所述转子叶片尖端(220)构成为小翼并且朝向所述压力侧(200c)弯折或弯曲，
其中所述转子叶片尖端(220)具有转子叶片尖端后缘(221)，
其中所述转子叶片尖端后缘(221)具有后缘边界线(250)，所述后缘边界线描绘所述转子叶片尖端后缘(221)的轮廓，
其中所述转子叶片尖端后缘(221)具有用于改善所述转子叶片尖端后缘(221)处的流动特性的多个锯齿(255)，
其中所述锯齿(255)分别具有锯齿尖端(256)、两个锯齿棱边(257)和角等分线(255a至255e)，
其中所述锯齿棱边(257)设为不平行于迎流方向(200f)，所述迎流方向设为垂直于所述俯仰旋转轴线(200a)，
其中所述锯齿棱边(257)设置为不垂直于所述后缘边界线(250)处的切线，
其中所述后缘边界线(250)具有多个部段，其中所述部段中的至少一个不平行于所述俯仰旋转轴线(200a)伸展。
2.根据权利要求1所述的风能设备转子叶片，其中
锯齿(255)的所述两个锯齿棱边(257)的长度是不同的，和/或
其中锯齿(255)的所述角等分线(255a至255e)不垂直于所述俯仰旋转轴线(200a)，和/或
其中角等分线(255a至255e)与所述后缘边界线(250)处的切线所形成的角在70度和110度之间，尤其为90度。
3.根据权利要求1所述的风能设备转子叶片(200)，其中
-每个锯齿(255)具有至少两个锯齿棱边(257)，并且
-所述后缘(221)具有锯齿-后缘边界角，所述锯齿-后缘边界角通过锯齿棱边(257)和垂直于所述后缘边界线(250)设置的迎流方向(A，A’)限定，
其中所述锯齿-后缘边界角小于90°、尤其小于45°。
4.根据权利要求3所述的风能设备转子叶片(200)，其中
所述锯齿-后缘边界角沿着所述转子叶片(252)的长度是能变化的。
5.根据上述权利要求中任一项所述的风能设备转子叶片(200)，其特征在于，所述后缘(221)具有锯齿-俯仰角，所述锯齿-俯仰角在所述后缘边界线(250)上的预设的位置处通过切线(258)限定。
6.根据上述权利要求中任一项所述的风能设备转子叶片(200)，其中多个所述锯齿(255)和/或锯齿棱边(257)沿着所述转子叶片尖端(252)的一个或多个长度在所述后缘(221)处不对称地设置。
7.根据上述权利要求中任一项所述的风能设备转子叶片(200)，其中所述后缘边界线(250)至少部分地在所述转子叶片尖端(252)的长度上弯曲地伸展。
8.根据上述权利要求3至7中任一项所述的风能设备转子叶片(200)，
其中所述转子叶片尖端(252)具有连接到转子叶片(200)上的连接区域和尖端区域，其中在所述锯齿棱边(257)指向所述连接区域的情况下，所述锯齿-后缘边界角从所述连接区域至所述尖端区域增大，和/或在所述锯齿(255)远离所述连接区域指向的情况下，所述锯齿-后缘边界角从所述连接区域至所述尖端区域减小。
9.一种风能设备(100)，所述风能设备具有至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的转子叶片(200)，所述转子叶片具有转子叶片尖端(252)。
10.一种用于制造风能设备转子叶片尖端的方法，其中所述转子叶片尖端具有带有多个锯齿的后缘，所述锯齿具有锯齿几何形状，其中
-所述后缘(201)具有后缘边界线(250)，所述后缘边界线描绘所述后缘(201)的轮廓，并且
-根据所述后缘边界线(250)计算所述锯齿几何形状，其中假设局部的迎流(A，A’)垂直于所述后缘边界线(250)，和/或
-计算锯齿-后缘边界角，所述锯齿-后缘边界角通过所述迎流(A，A’)和锯齿棱边(257)限定，
其中所述锯齿-后缘边界角小于90°、尤其小于45°，
其中计算锯齿-俯仰角，所述锯齿-俯仰角在俯仰轴线和锯齿棱边(257)之间相应于所述后缘(201)的位置处的切线(258)的角。
11.一种风能设备转子叶片尖端，所述风能设备转子叶片尖端具有转子叶片尖端后缘(221)，其中所述转子叶片尖端后缘(221)具有后缘边界线(250)，所述后缘边界线描绘所述转子叶片尖端后缘(221)的轮廓，
其中所述转子叶片尖端后缘(221)具有多个用于改善所述转子叶片尖端后缘(221)处的流动特性的锯齿(255)，
其中所述锯齿(255)分别具有锯齿尖端(256)、两个锯齿棱边(257)和角等分线(255a至255e)，
并且其中所述锯齿棱边(257)设为不平行于迎流方向(200f)，所述迎流方向设为垂直于所述俯仰旋转轴线(200a)，
其中所述锯齿棱边(257)设置为不垂直于所述后缘边界线(250)处的切线，
其中所述后缘边界线(250)具有多个部段，其中所述部段中的至少一个部段不平行于所述俯仰旋转轴线(200a)伸展。
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