CN109690072B - 风能设备转子叶片 - Google Patents

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Abstract

提出一种风能设备转子叶片(200)，其具有：吸入侧(201)，压力侧(202)，钝后缘(200c)和后缘扩展单元(500)，所述后缘扩展单元设置在钝后缘(200c)上并且具有至少两个阶梯部，其中后缘扩展单元(500)具有第一和第二部段(530，540)，其中从钝后缘(200c)至第一部段(530)的过渡部基本上不垂直地构成，并且在第一和第二部段(530，540)之间的过渡部同样不垂直地构成。

Description

风能设备转子叶片
技术领域
本发明涉及一种风能设备转子叶片。
背景技术
风能设备转子叶片以不同的设计方案已知。例如，风能设备的转子叶片能够具有所谓的平脊翼型。在平脊翼型中，转子叶片的吸入侧和压力侧在后缘上不再汇聚到一起，而是彼此间隔开地终止，也就是说后缘是钝的。风能设备的具有平脊翼型的转子叶片是有利的，因为由此减小了转子叶片的尺寸。这尤其在转子叶片的运输方面是有利的。另一方面，由于平脊翼型产生其他问题尤其空气声学的问题。在风能设备的具有平脊翼型的转子叶片中能够出现作为钝后缘涡旋脱离已知的噪音机理。
在基于优先权的德国专利申请中，德国专利商标局检索到如下文献：DE 10 2011012 965 A1、WO 2016/055 076 A1、DE 10 2014 203 442 A1、DE 20 2016 101 461 U1和DE196 14 420 A1。
发明内容
本发明的目的是，提出一种风能设备转子叶片，其减少或防止上述缺点。尤其本发明的目的是，提出一种具有平脊翼型的风能设备转子叶片，其能够实现减少噪音排放。
所述目的通过一种风能设备转子叶片实现。
因此，提出一种风能设备转子叶片，其具有吸入侧、压力侧、钝后缘和后缘扩展单元，所述后缘扩展单元设置在钝后缘上并且具有至少两个阶梯部。
后缘扩展单元具有第一部段和第二部段，其中从钝后缘至第一部段的过渡部和在第一部段和第二部段之间的过渡部分别不垂直地构成。
根据本发明的一个方面，钝后缘以及后缘扩展单元设置在转子叶片的转子叶片根部区域中。
本发明涉及一种具有平脊翼型的风能设备转子叶片。因此，转子叶片的后缘至少部分地平坦地构成。此外，转子叶片具有阶梯形的后缘扩展部。
因此，提出一种风能设备转子叶片，其具有吸入侧、压力侧和后缘，所述后缘至少部分地构成为平脊翼型，使得后缘构成为钝后缘。后缘的厚度为翼弦的x％。转子叶片还具有后缘扩展部，所述后缘扩展部具有至少两个阶梯部。
在本文中给出本发明的其他设计方案。
附图说明
下面，参照附图详细阐述本发明的优点和实施例。
图1示出根据本发明的风能设备的示意图；
图2示出两个转子叶片翼型的侧视图；
图3示出具有平脊翼型的三个不同的转子叶片翼型的示意图；
图4示出用于说明图3的三个风能设备翼型的升力系数的图表；
图5示出用于说明图3的三个风能设备翼型的阻力系数的图表；
图6示出用于说明图3的三个风能设备翼型的空气动力学性能的图表；
图7示出根据本发明的风能设备转子叶片的后缘的示意侧视图，以及
图8示出根据本发明的风能设备转子叶片的示意图。
具体实施方式
图1示出风能设备的示意图。风能设备100具有塔102和吊舱104。在吊舱104上设置有转子106，所述转子具有三个转子叶片200和导流罩110。转子106在运行中由风置于转动运动并且驱动在吊舱104中的发电机，以便产生电能。
根据本发明，转子叶片具有平脊翼型，也就是说转子叶片具有被切去的或钝的后缘200c。在钝后缘200c的区域中设有后缘扩展部500。
图2示出两个风能设备翼型的剖视图。在图2中示出常规的转子叶片的翼型200a和具有被切去的或钝的后缘200c的平脊翼型200b。
图3示出三个不同的风能设备翼型的示意图，所述三个风能设备翼型分别具有被切去的后缘或平脊翼型。第一风能设备翼型M0示出转子叶片的标准的平脊翼型。第二风能设备转子叶片翼型M1示出风能设备的转子叶片的具有钝后缘200c和后缘扩展部300的翼型。
第三风能设备转子叶片翼型M2具有带有后缘扩展部400的平脊翼型，所述后缘扩展部不垂直于后缘。
在图4中示出三个转子叶片翼型的升力系数，在图5中示出三个转子叶片翼型的阻力系数以及在图6中示出空气动力学性能，即三个转子叶片翼型的升阻比。
通过根据本发明的后缘扩展部的设计方案能够显著地减少钝后缘涡旋脱落的出现，使得基本上避免冯卡门(von Kármán)涡街。根据本发明，风能设备转子叶片具有平脊翼型，其中转子叶片的吸入侧和压力侧不在后缘处直接汇聚。确切地说，后缘相比于翼弦具有期望的厚度。
具有平脊翼型的风能设备转子叶片的提供引起在结构上或/和在制造技术上的改进。如果平脊翼型尤其在转子叶片的毂区域中使用，那么这能够引起对空气动力学性能的有利影响。这能够如下解释，在高相对厚度的传统翼型中的边界层由于更陡的轮廓会过早地分离。通过根据本发明的后缘设计方案或根据本发明的后缘扩展部能够避免冯卡门涡街。
鉴于从现有技术中已知的在后缘上的所谓的“导流板(SplitterPlate)”，根据本发明的后缘扩展部的设计方案同样是有利的。通过根据本发明的尤其具有成阶梯状的后缘扩展部的后缘的设计方案能够避免周期性的涡旋脱落。如从图5中可见，转子叶片翼型M1、M2的阻力能够在6°至10°之间的迎角范围内减少。然而与之相反，转子叶片翼型M1和M2的升力鉴于转子叶片翼型M0变差。
转子叶片翼型M1的空气动力学性能比其他两个转子叶片翼型的空气动力学性能更好。尤其突出的是，转子叶片翼型M2的空气动力学性能比其他两个更差。这尤其能够归因于后缘扩展部的斜的设计方案。
图7示出根据本发明的风能设备转子叶片的后缘的示意剖视图。转子叶片具有吸入侧201、压力侧202和钝后缘200c。此外，转子叶片具有后缘扩展部500。后缘扩展部500具有第一端部510和第二端部520，以及第一部段530和第二部段540。第一部段530的厚度小于钝后缘200c的厚度。第二部段540的厚度小于第一部段530的厚度。由此，后缘扩展部500设有至少两个阶梯部。在钝后缘和第一部段之间的过渡部中设有第一和第二角度α1、α2并且在第一和第二部段530、540之间的过渡部中能够设有第三和第四角度α3、α4。
此外，后缘扩展部500通过四个长度L1至L4描述。
图8示出根据本发明的风能设备转子叶片的示意图。风能设备转子叶片200具有转子叶片根部区域210和转子叶片尖部区域220。在转子叶片根部的区域210中，转子叶片具有钝后缘200c以及后缘扩展单元500。钝后缘200c的设计方案以及后缘扩展单元500能够如上文所描述那样构成。
因此，根据本发明提出一种风能设备转子叶片，其尤其在转子叶片根部的区域210中具有钝后缘200c和后缘扩展单元500。后缘扩展单元能够基本上垂直于钝后缘设置并且能够可选地具有第一部段和第二部段。从钝后缘至第一部段的过渡部能够垂直地或不垂直地构成，并且在第一和第二部段之间的过渡部同样能够垂直地或不垂直地构成。
根据本发明，能够通过使用成阶梯状的后缘有效地防止周期性的涡旋的发散进而消除空气声学的噪音源。

Claims (3)

1.一种风能设备转子叶片(200)，具有
吸入侧(201)，
压力侧(202)，
钝后缘(200c)，
转子叶片根部区域(210)，
转子叶片尖部(220)，和
后缘扩展单元(500)，所述后缘扩展单元设置在所述钝后缘(200c)上并且具有至少两个阶梯部，
其中所述后缘扩展单元(500)具有第一端部(510)、第二端部(520)、第一部段和第二部段(530，540)，
其中在所述后缘扩展单元(500)的所述第一端部(510)处从所述钝后缘(200c)至所述第一部段(530)的过渡部基本上不垂直地构成，并且在所述第一部段和第二部段(530，540)之间的过渡部同样不垂直地构成，
其中所述钝后缘(200c)和所述后缘扩展单元(500)设置在所述转子叶片根部区域(210)中，
其中所述后缘扩展单元(500)的所述第二端部(520)是钝的。
2.根据权利要求1所述的风能设备转子叶片，其中
所述后缘扩展单元(500)基本上垂直于所述钝后缘(200c)设置。
3.一种具有至少一个根据权利要求1至2中任一项所述的风能设备转子叶片的风能设备。
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