CN112689710B - 用于降低噪声的风力涡轮转子叶片组件 - Google Patents

用于降低噪声的风力涡轮转子叶片组件 Download PDF

Info

Publication number
CN112689710B
CN112689710B CN201980060944.9A CN201980060944A CN112689710B CN 112689710 B CN112689710 B CN 112689710B CN 201980060944 A CN201980060944 A CN 201980060944A CN 112689710 B CN112689710 B CN 112689710B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor blade
region
span
chord
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980060944.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112689710A (zh
Inventor
C·卡罗尔
M·费希尔
B·P·佩蒂让
A·赫里
D·A·韦策尔
J·P·贝克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Renovables Espana SL
Original Assignee
General Electric Renovables Espana SL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Renovables Espana SL filed Critical General Electric Renovables Espana SL
Publication of CN112689710A publication Critical patent/CN112689710A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112689710B publication Critical patent/CN112689710B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/0608—Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • F03D1/0633—Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/0608—Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • F03D1/0633—Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades
    • F03D1/0641—Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades of the section profile of the blades, i.e. aerofoil profile
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/301—Cross-section characteristics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/70—Shape
    • F05B2250/71—Shape curved
    • F05B2250/713—Shape curved inflexed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

一种风力涡轮(10)的转子叶片组件包括转子叶片(16)，该转子叶片(16)具有空气动力学主体(22)，该空气动力学主体(22)具有内侧区域(24)和外侧区域(26)。内侧区域(24)和外侧区域(26)限定压力侧(28)、吸力侧(30)、前缘(32)和后缘(34)。内侧区域(24)包括叶片根部(36)，而外侧区域(26)包括叶片末梢(38)。转子叶片(16)还限定翼弦(42)和翼展(44)。此外，内侧区域(24)包括转子叶片(16)的过渡区域(25)，该过渡区域(25)包括最大翼弦(48)。此外，从最大翼弦(48)处起转子叶片(16)的翼展的约15%内，转子叶片(16)在过渡区域(25)中的弦斜率(50)在约‑0.10至约0.10的范围内。

Description

用于降低噪声的风力涡轮转子叶片组件
相关申请
本申请要求于2018年9月17日提交的序列号为16/132,885的美国申请的优先权，该申请以其整体通过引用而并入本文中。
技术领域
本公开总体上涉及风力涡轮转子叶片，并且更特别地，涉及具有低质量、低负载和低噪声设计的转子叶片。
背景技术
风力被认为是目前可用的最清洁、最环保的能源之一，并且风力涡轮在这方面得到了越来越多的关注。现代风力涡轮通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片利用已知的翼型件原理捕获风的动能。转子叶片以旋转能的形式传递动能，从而转动主轴，该主轴将转子叶片联接到齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接联接到发电机。更具体地，转子叶片具有翼型件的横截面轮廓，使得在操作期间，空气流过(flows over)叶片，从而在侧面之间产生压差。因此，从压力侧朝向吸力侧定向的升力作用在转子叶片上。升力在主轴上产生扭矩，主轴齿轮传动到发电机以产生电力。发电机然后将机械能转换成电能，该电能可被部署到公用电网。
当从前缘到后缘的流在转子叶片的顶表面和底表面之间产生压差时，产生升力。理想的是，流从前缘到后缘附接到顶表面和底表面两者。然而，当流的攻角超过某个临界角时，流不会到达后缘，而是在流分离线处离开表面。超过该线，流动方向是大体上反向的，即，其从后缘向后流向分离线。当流分离时，叶片区段从流中提取少得多的能量。此外，流分离可导致叶片噪声增加。流分离取决于许多因素，诸如进入空气的流动特性(例如，雷诺数、风速、流中的(in-flow)大气湍流)、叶片的特性(例如，翼型件截面、叶片翼弦和厚度、扭曲分布等)以及操作特性(诸如桨距角、转子速度等)。
对于一些风力涡轮，已经观察到在高风速下的噪声增加(通常被称为高风速噪声(HWSN))。HWSN由增厚的压力侧边界层和最终在转子叶片末梢处的流分离产生。如果末梢攻角和/或末梢雷诺数太低，则会出现这种现象。此外，常规的转子叶片及其接头具有某些复杂性和/或与之相关联的负载。
照此，该行业不断寻求具有降低的负载、改进的性能和/或增加的结构效率的改进的转子叶片。
发明内容
本发明的方面和优点将在下面的描述中被部分地阐述，或者可从描述中显而易见，或者可通过本发明的实践而习知。
在一个方面，本公开涉及一种风力涡轮的转子叶片组件。转子叶片组件包括转子叶片，该转子叶片具有带有内侧区域和外侧区域的空气动力学主体。内侧区域和外侧区域限定压力侧、吸力侧、前缘和后缘。内侧区域包括叶片根部，而外侧区域包括叶片末梢。转子叶片还限定翼弦和翼展。此外，内侧区域包括转子叶片的过渡区域，该过渡区域包括最大翼弦。此外，从最大翼弦处起转子叶片的翼展的约15%内，转子叶片在过渡区域中的弦斜率在约-0.10至约0.10的范围内。
在一个实施例中，从最大翼弦处起转子叶片的翼展的约15%内，转子叶片在过渡区域中的弦斜率可在约-0.06至约0.06的范围内。
在另一个实施例中，过渡区域可在转子叶片的约15%翼展至约30%翼展的范围内。在另外的实施例中，内侧区域在翼展方向上可在从转子叶片的叶片根部起约0%翼展至约40%翼展的范围内，并且外侧区域可在从转子叶片的叶片根部起约40%翼展至约100%翼展的范围内。
在另外的实施例中，在内侧区域中，弦斜率可在约-0.15至约0.20、更优选地约-0.05至约0.15、并且更优选地约-0.01至约0.14的范围内。在另一个实施例中，在内侧区域中，弦斜率不等于零。在又一个实施例中，在内侧区域中，弦斜率的变化为至少约0.00002。
在若干实施例中，转子叶片还可包括在内侧区域内最大翼弦内侧的叶片根部区域。在这样的实施例中，在叶片根部区域中弦斜率的二阶导数从正到负或从负到正的拐点可位于小于约15%翼展处，诸如小于约11%翼展处。
在某些实施例中，在外侧区域中从凹到凸或从凸到凹的拐点处的弦斜率可小于约-0.05，诸如小于约-0.03。在另外的实施例中，在从叶片根部起约30%翼展至约85%翼展之间，弦斜率可小于约-0.1。
在另外的实施例中，弦斜率的从凹到凸或从凸到凹的拐点的位置可在约80%翼展内，诸如在78%翼展内。在另一个实施例中，峰值弦曲率半径的位置可在约80%翼展内，诸如在78%翼展内。
在另一方面，本公开涉及一种用于制造风力涡轮的转子叶片以减轻在高风速条件期间的噪声的方法。该方法包括形成具有空气动力学主体的转子叶片，该空气动力学主体具有内侧区域和外侧区域，内侧区域和外侧区域限定压力侧、吸力侧、前缘和后缘，内侧区域具有叶片根部和包括最大翼弦的过渡区域，外侧区域具有叶片末梢。该方法还包括从最大翼弦处起转子叶片的翼展的约15%内形成约-0.10至约0.10的范围内的在过渡区域中的弦斜率。应当理解，该方法可包括本文描述的任何另外的特征和/或步骤。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且能够实现的公开内容(包括其最佳模式)，在附图中：
图1示出了根据本公开的风力涡轮的透视图；
图2示出了根据本公开的风力涡轮的转子叶片的一个实施例的透视图；
图3示出了根据本公开的转子叶片的内侧区域内的过渡区域中的弦斜率与常规转子叶片的相同区域中的弦斜率相比的一个实施例的曲线图；
图4示出了根据本公开的转子叶片的内侧区域的过渡区域中的弦斜率的变化与常规转子叶片的相同区域中的弦斜率的变化相比的一个实施例的曲线图；
图5示出了根据本公开的转子叶片的内侧区域的过渡区域中的实际翼弦长度70(以毫米为单位)与常规转子叶片的相同区域中的翼弦长度相比的一个实施例的曲线图；
图6示出了根据本公开的转子叶片的内侧区域的过渡区域中的曲率半径(RoC)与常规转子叶片的相同区域中的曲率半径相比的一个实施例的曲线图；
图7示出了根据本公开的转子叶片的外侧区域中的弦斜率与常规转子叶片的相同区域中的弦斜率相比的一个实施例的曲线图；
图8示出了根据本公开的转子叶片的外侧区域中的弦斜率的变化与常规转子叶片的相同区域中的弦斜率的变化相比的一个实施例的曲线图；
图9示出了根据本公开的转子叶片的外侧区域中的实际翼弦长度(以毫米为单位)与常规转子叶片的相同区域中的翼弦长度相比的一个实施例的曲线图；
图10示出了根据本公开的转子叶片的外侧区域中的曲率半径(RoC)与常规转子叶片的相同区域中的曲率半径相比的一个实施例的曲线图；以及
图11示出了根据本公开的用于制造风力涡轮的转子叶片以减轻高风速条件期间的噪声的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中被示出。每个示例通过解释本发明而非限制本发明的方式被提供。事实上，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，旨在本发明覆盖如归入所附权利要求书的范围内的这种修改和变型及其等同物。
大体上，本公开是用于风力涡轮的转子叶片组件，其针对弦斜率、弦斜率的变化率以及弦曲率半径进行了优化，以减少负载并改善性能。弦斜率(特别是接合的叶片的弦斜率)的优化(例如，在翼展的30%和90%之间)降低了接头(joint)的复杂性，同时保持了空气动力学性能。在一个实施例中，本公开的转子叶片也可具有较大的末梢翼弦，以确保较高的雷诺数。在较高的雷诺数下，边界层较不易增厚并最终分离。此外，本公开的转子叶片可具有减小的末梢后向扭曲，这导致更高(即，负值更小(less negative))的末梢攻角。此外，本公开的转子叶片可包括具有相对平坦的压力侧的低弯度(camber)翼型件(例如，较低弯度的翼型件对应于在压力侧表面和吸力侧表面之间具有增加的对称性的翼型件)，从而导致在低(即，负)攻角时过渡和分离中的延迟。因此，本公开的转子叶片的这些特征确保了高风速噪声被减轻。此外，与常规的转子叶片相比，本公开的转子叶片可具有更大的末梢翼弦，以便由于更有利的诱导攻角分布而通过对末梢减载(unloading)来减小有效攻角。与常规的转子叶片相比，转子叶片的厚度与翼弦之比也可被向外侧推(pushed outward)，以提高结构效率。
现在参考附图，图1示出了根据本公开的风力涡轮10。如所示的，风力涡轮10包括塔架12，在塔架12上安装有机舱14。风力涡轮10还包括转子毂18，转子毂18具有可旋转体20，其中多个转子叶片16安装至该可旋转体20，可旋转体20继而又连接到转动主转子轴(未示出)的主凸缘。此外，风力涡轮发电和控制部件典型地容纳在机舱14内。提供图1的视图仅用于说明目的，以将本发明置于示例性使用领域中。应当理解，本发明不限于任何特定类型的风力涡轮构造。
现在参考图2，示出了根据本公开的图1的风力涡轮10的转子叶片16之一的透视图。更具体地，如所示的，转子叶片16包括构造成减少与高风速条件相关联的噪声的一个或多个特征。如所示的，转子叶片16包括具有内侧区域24和外侧区域26的空气动力学主体22。此外，内侧区域24和外侧区域26限定在前缘32和后缘34之间延伸的压力侧28和吸力侧30。此外，内侧区域24包括叶片根部36，而外侧区域26包括叶片末梢38。
此外，如所示的，转子叶片16限定相对于转子毂18(图1)的变桨轴线40，该变桨轴线40典型地垂直于转子毂18和叶片根部36延伸穿过叶片根部36的中心。转子叶片16的桨距角或叶片桨距(即，确定转子叶片16相对于经过风力涡轮10的空气流的视角的角度)可由转子叶片16围绕变桨轴线40的旋转来限定。此外，转子叶片16还限定翼弦42和翼展44。更具体地，如图2所示，翼弦42可在转子叶片16的整个翼展44上变化。因此，可在叶片16上沿着翼展44的任何点处为转子叶片16限定局部翼弦。
在某些实施例中，内侧区域24可包括在翼展方向上从叶片根部36起转子叶片16的翼展44的约0%至约50%，而外侧区域26可包括从叶片根部36起转子叶片16的翼展44的约50%至约100%。更具体地，在特定实施例中，内侧区域24在翼展方向上可在从叶片根部36起转子叶片16的约0%翼展至翼展44的约40%的范围内，并且外侧区域可在从转子叶片16的叶片根部36起约40%翼展至约100%翼展44的范围内。如本文所用，程度术语(诸如“约”、“基本上”等)被理解为包括+/-10%的变化。
仍然参考图2，内侧区域24可包括转子叶片16的过渡区域25，该过渡区域25包括最大翼弦48。更具体地，在一个实施例中，过渡区域25可在转子叶片16的约15%翼展至约30%翼展的范围内。此外，如所示的，转子叶片16还可包括在内侧区域24内且在最大翼弦48内侧的叶片根部区域27。
现在参考图3至图6，示出了示出多个转子叶片的内侧区域24的过渡区域25中的弦特性的各种曲线图。在每个曲线图中，示出了代表本发明的转子叶片16以及用于比较的三个常规转子叶片的四条曲线。更特别地，图3示出了本公开的转子叶片16的内侧区域24内的过渡区域25(例如，从约15%翼展至约30%翼展)中的弦斜率50与常规转子叶片的相同区域中的弦斜率52、54、56相比的一个实施例的曲线图。图4示出了本公开的转子叶片16的内侧区域24的过渡区域25(例如，从约15%翼展至约30%翼展)中的弦斜率的变化60与常规转子叶片的相同区域中的弦斜率的变化62、64、66相比的一个实施例的曲线图。图5示出了本公开的转子叶片16的内侧区域24的过渡区域25(例如，从约15%翼展至约30%翼展)中的实际翼弦长度70(以毫米为单位)与常规转子叶片的相同区域中的翼弦长度72、74、76相比的一个实施例的曲线图。图6示出了本公开的转子叶片16的内侧区域24的过渡区域25(例如，从约15%翼展至约30%翼展)中的曲率半径(RoC) 80与常规转子叶片的相同区域中的曲率半径82、84、86相比的一个实施例的曲线图。
例如，如图3所示，从最大翼弦48处起转子叶片16的翼展的约15%内，示出的转子叶片16在过渡区域25中的弦斜率50可在约-0.10至约0.10的范围内。更具体地，如所示的，从最大翼弦处起转子叶片16的翼展的约15%内，示出的转子叶片在过渡区域中的弦斜率可在约-0.06至约0.06的范围内。此外，如图5所示，例如从约15%翼展至约30%翼展，本公开的转子叶片16的翼弦长度70变化不太显著。此外，如图4所示，在叶片根部区域27中弦斜率50的二阶导数(即，弦斜率50的变化率)从正到负或从负到正的拐点68可位于小于约15%翼展处。更具体地，如图4所示，弦斜率50的二阶导数从正到负或从负到正的拐点68可位于约11%翼展处。如本文所用，拐点大体指曲线中弯曲方向发生变化的位置。
在另外的实施例中，如图3所示，在整个内侧区域24中，弦斜率可在从约-0.15至约0.20、更优选地从约-0.05至约0.15、并且更优选地从约-0.01至约0.14的范围内。此外，如所示的，在转子叶片16的内侧区域24中的任何点处，弦斜率50可不等于零。
特别地参考图4，在示出的实施例中，在内侧区域24中，示出的转子叶片16的过渡区域25中的弦斜率的变化60至少为约0.00002。相比之下，在过渡区域25中常规转子叶片的弦斜率的变化62、64、66总是小于0.00002。
特别地参考图6，在示出的实施例中，本公开的转子叶片16的最大翼弦48外侧的弦的曲率半径60中的拐点88位于约40%翼展内侧。相比之下，常规转子叶片的最大翼弦外侧的弦的曲率半径的拐点位于40%翼展外侧。此外，如所示的，本公开的转子叶片16的最大翼弦48内侧的弦的曲率半径60中的拐点85位于约11%翼展内。相比之下，常规转子叶片的最大翼弦内侧的弦的曲率半径的拐点位于40%翼展外侧。此外，如所示的，在最大翼弦40(其在图6中被示出于约20%翼展处)处的曲率半径60可大于约2毫米。
现在参考图7至图10，示出了示出多个转子叶片的外侧区域26中的弦特性的各种曲线图。在每个曲线图中，示出了代表本发明的转子叶片16以及用于比较的三个常规转子叶片的四条曲线。更特别地，图7示出了本公开的转子叶片16的外侧区域26中的弦斜率50与常规转子叶片的相同区域中的弦斜率52、54、56相比的一个实施例的曲线图。图8示出了本公开的转子叶片16的外侧区域26中的弦斜率的变化60与常规转子叶片的相同区域中的弦斜率的变化62、64、66相比的一个实施例的曲线图。图9示出了本公开的转子叶片16的外侧区域26中的实际翼弦长度70(以毫米为单位)与常规转子叶片的相同区域中的翼弦长度72、74、76相比的一个实施例的曲线图。图10示出了本公开的转子叶片16的外侧区域26中的曲率半径(RoC) 80与常规转子叶片的相同区域中的曲率半径82、84、86相比的一个实施例的曲线图。
特别地参考图7，在外侧区域26(即，60%翼展的外侧)中，从凹到凸或从凸到凹的拐点55处的弦斜率50可小于约-0.03。更具体地，如图7所示，从凹到凸或从凸到凹的拐点55可小于约-0.03。相比之下，如所示的，常规的转子叶片的在外侧区域26中从凹到凸或从凸到凹的拐点处的弦斜率52、54、56大于-0.03。
在另外的实施例中，如图7所示，在从转子叶片16的叶片根部36起约30%翼展至约85%翼展之间，弦斜率50可小于约-0.10。相比之下，如所示的，常规转子叶片的外侧区域26中的弦斜率52、54、56大于-0.10。
特别地参考图8，弦斜率50的从凹到凸或从凸到凹的拐点65可在约80%翼展内。更具体地，如所示的，弦斜率60的从凹到凸或从凸到凹的拐点65可在约78%翼展内。相比之下，如所示的，常规转子叶片的外侧区域26中的弦斜率62、64、66的从凹到凸或从凸到凹的拐点在80%翼展外侧。此外，如图10所示，本公开的转子叶片16的外侧区域26中的峰值弦曲率半径89的位置可在约80%翼展内(即，80%翼展内侧)。更具体地，如所示的，本公开的转子叶片16的外侧区域26中的峰值弦曲率半径89可在约78%翼展内或内侧。相比之下，如所示的，常规转子叶片的外侧区域中的峰值弦曲率半径具有在80%翼展外侧的峰值弦曲率半径。
现在参考图11，示出了用于制造风力涡轮的转子叶片以减轻在高风速条件期间的噪声的方法100的一个实施例的流程图。大体上，方法100将在本文中参考图1和图2所示的风力涡轮10和转子叶片16进行描述。然而，应当理解，所公开的方法100可用具有任何其它合适构造的风力涡轮来实现。此外，尽管为了说明和讨论的目的，图11描绘了以特定顺序执行的步骤，但是本文讨论的方法不限于任何特定顺序或排列。使用本文提供的公开内容，本领域技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，本文公开的方法的各种步骤可以各种方式被省略、重排、组合和/或修改。
如在(102)所示，方法100可包括形成带有具有内侧区域24和外侧区域26的空气动力学主体22的转子叶片16。此外，如所提及，内侧区域24和外侧区域26限定压力侧28、吸力侧30、前缘32和后缘34。此外，内侧区域24包括叶片根部36和过渡区域25，过渡区域25包括最大翼弦48，而外侧区域26包括叶片末梢38。如在(104)所示，方法100还包括从最大翼弦处起转子叶片16的翼展的约15%内形成约-0.10至约0.10的范围内的在过渡区域25中的弦斜率。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有非实质性差异的等同结构要素，则这些其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (12)

1.一种风力涡轮(10)的转子叶片组件，所述转子叶片组件包括：
转子叶片(16)，其包括具有内侧区域(24)和外侧区域(26)的空气动力学主体(22)，所述内侧区域(24)和所述外侧区域(26)限定压力侧(28)、吸力侧(30)、前缘(32)和后缘(34)，所述内侧区域(24)包括叶片根部(36)，所述外侧区域(26)包括叶片末梢(38)，所述转子叶片(16)限定翼弦(42)和翼展(44)；
所述内侧区域(24)包括所述转子叶片(16)的过渡区域(25)，所述过渡区域(25)包括最大翼弦(48)，
其中，从所述最大翼弦(48)处起所述转子叶片(16)的所述翼展(44)的15％内，所述转子叶片(16)在所述过渡区域(25)中的弦斜率(50)在-0.10至0.10的范围内，并且
其中，所述转子叶片组件还包括在所述内侧区域(24)内的所述最大翼弦(48)内侧的叶片根部(36)区域，并且在所述叶片根部(36)区域中弦斜率(50)的二阶导数的从正到负或从负到正的拐点位于小于从所述转子叶片(16)的所述叶片根部(36)起15％翼展(44)处。
2.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其特征在于，从所述最大翼弦(48)处起所述转子叶片(16)的所述翼展(44)的15％内，所述转子叶片(16)在所述过渡区域(25)中的弦斜率(50)在-0.06至0.06的范围内。
3.根据前述权利要求中任一项所述的转子叶片组件，其特征在于，所述过渡区域(25)包括从所述叶片根部(36)起所述转子叶片(16)的15％翼展(44)至30％翼展(44)。
4.根据权利要求1到2中任一项所述的转子叶片组件，其特征在于，所述内侧区域(24)包括在翼展方向上从所述转子叶片(16)的所述叶片根部(36)起0％翼展(44)至40％翼展(44)，并且所述外侧区域(26)包括从所述转子叶片(16)的所述叶片根部(36)起40％翼展(44)至100％翼展(44)。
5.根据权利要求4所述的转子叶片组件，其特征在于，在所述内侧区域(24)中，弦斜率(50)在-0.15至0.20的范围内。
6.根据权利要求4所述的转子叶片组件，其特征在于，在所述内侧区域(24)中，弦斜率(50)不等于零。
7.根据权利要求4所述的转子叶片组件，其特征在于，在所述内侧区域(24)中，弦斜率(50)的变化为至少0.00002。
8.根据权利要求1到2中任一项所述的转子叶片组件，其特征在于，在从所述叶片根部(36)起30％翼展(44)至85％翼展(44)之间，弦斜率(50)小于-0.1。
9.根据权利要求1到2中任一项所述的转子叶片组件，其特征在于，峰值弦曲率半径的位置在从所述转子叶片(16)的所述叶片根部(36)起80％翼展(44)内。
10.一种用于制造风力涡轮(10)的转子叶片(16)以减轻在高风速条件期间的噪声的方法，所述方法包括：
形成带有具有内侧区域(24)和外侧区域(26)的空气动力学主体(22)的所述转子叶片(16)，所述内侧区域和所述外侧区域(26)限定压力侧(28)、吸力侧(30)、前缘(32)和后缘(34)，所述内侧区域(24)具有叶片根部(36)和过渡区域(25)，所述过渡区域(25)包括最大翼弦(48)，所述外侧区域(26)具有叶片末梢(38)；和
从所述最大翼弦(48)处起所述转子叶片(16)的翼展(44)的15％内形成-0.06至0.06的范围内的在所述过渡区域(25)中的弦斜率(50)，
其中，所述转子叶片包括在所述内侧区域(24)内的所述最大翼弦(48)内侧的叶片根部(36)区域，并且在所述叶片根部(36)区域中弦斜率(50)的二阶导数的从正到负或从负到正的拐点位于小于从所述转子叶片(16)的所述叶片根部(36)起15％翼展(44)处。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述过渡区域(25)包括从所述叶片根部(36)起所述转子叶片(16)的15％翼展(44)至30％翼展(44)。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述内侧区域(24)包括在翼展方向上从所述转子叶片(16)的所述叶片根部(36)起0％翼展(44)至40％翼展(44)，并且所述外侧区域(26)包括从所述转子叶片(16)的所述叶片根部(36)起40％翼展(44)至100％翼展(44)，其中，在所述内侧区域(24)中，弦斜率(50)在-0.15至0.20的范围内并且不等于零。
CN201980060944.9A 2018-09-17 2019-09-12 用于降低噪声的风力涡轮转子叶片组件 Active CN112689710B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/132885 2018-09-17
US16/132,885 US20200088161A1 (en) 2018-09-17 2018-09-17 Wind Turbine Rotor Blade Assembly for Reduced Noise
PCT/US2019/050762 WO2020060833A1 (en) 2018-09-17 2019-09-12 Wind turbine rotor blade assembly for reduced noise

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112689710A CN112689710A (zh) 2021-04-20
CN112689710B true CN112689710B (zh) 2024-08-09

Family

ID=68069871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980060944.9A Active CN112689710B (zh) 2018-09-17 2019-09-12 用于降低噪声的风力涡轮转子叶片组件

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20200088161A1 (zh)
EP (1) EP3853470B1 (zh)
CN (1) CN112689710B (zh)
DK (1) DK3853470T3 (zh)
ES (1) ES2964330T3 (zh)
MA (1) MA53646A (zh)
MX (1) MX2021002874A (zh)
PL (1) PL3853470T3 (zh)
WO (1) WO2020060833A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115803520A (zh) * 2020-06-29 2023-03-14 维斯塔斯风力系统有限公司 风力涡轮机
EP4305295A1 (en) * 2021-03-10 2024-01-17 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine blade
WO2024124085A1 (en) * 2022-12-08 2024-06-13 Alliance For Sustainable Energy, Llc Negative tip vortices blade

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5474425A (en) * 1992-03-18 1995-12-12 Advanced Wind Turbines, Inc. Wind turbine rotor blade

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6503058B1 (en) * 2000-05-01 2003-01-07 Zond Energy Systems, Inc. Air foil configuration for wind turbine
KR100816851B1 (ko) * 2006-12-22 2008-03-26 군산대학교산학협력단 풍력발전용 터빈 블레이드
EP1978245A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-08 Siemens Aktiengesellschaft Optimised layout for wind turbine rotor blades
EP2253835A1 (en) * 2009-05-18 2010-11-24 Lm Glasfiber A/S Wind turbine blade with base part having non-positive camber
EP2299124A1 (de) * 2009-09-04 2011-03-23 Siemens Aktiengesellschaft Verdichterlaufschaufel für einen Axialverdichter
DE102009060650A1 (de) * 2009-12-22 2011-06-30 Keller, Walter, 66994 Aeroakustisches Rotorblatt für eine Windkraftanlage sowie damit ausgestattete Windkraftanlage
JP5479300B2 (ja) * 2010-10-22 2014-04-23 三菱重工業株式会社 風車翼およびこれを備えた風力発電装置ならびに風車翼の設計方法
US20120020803A1 (en) * 2011-02-14 2012-01-26 Paul Lees Turbine blades, systems and methods
ES2587829T3 (es) * 2011-02-25 2016-10-27 Nordex Energy Gmbh Pala de rotor de planta de energía eólica con profundidad de pala variable
DE102012206109C5 (de) * 2012-04-13 2022-06-09 Wobben Properties Gmbh Rotorblatt einer Windenergieanlage
US9670900B2 (en) * 2013-03-28 2017-06-06 General Electric Company Rotor blade assembly for wind turbine having load reduction features

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5474425A (en) * 1992-03-18 1995-12-12 Advanced Wind Turbines, Inc. Wind turbine rotor blade

Also Published As

Publication number Publication date
MA53646A (fr) 2021-12-22
ES2964330T3 (es) 2024-04-05
EP3853470B1 (en) 2023-08-23
DK3853470T3 (da) 2023-11-06
CN112689710A (zh) 2021-04-20
MX2021002874A (es) 2021-04-12
EP3853470A1 (en) 2021-07-28
WO2020060833A1 (en) 2020-03-26
US20200088161A1 (en) 2020-03-19
PL3853470T3 (pl) 2024-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2799710B1 (en) Rotor blade assembly having vortex generators for wind turbine
DK178039B1 (da) Winglet til vindmøllerotorvinge
EP2682602B1 (en) Wind turbine blade and wind-powered electricity generator provided with same
US20120027588A1 (en) Root flap for rotor blade in wind turbine
CN105715449B (zh) 具有涡流发生器的转子叶片和风力涡轮机
CN112689710B (zh) 用于降低噪声的风力涡轮转子叶片组件
EP2784301B1 (en) Rotor blade assembly for wind turbine having load reduction features
US20110064582A1 (en) Wind turbine blade with high-lift devices
EP3453872B1 (en) Methods for mitigating noise during high wind speed conditions of wind turbines
CN112585350B (zh) 具有弧形锯齿的用于风力涡轮转子叶片的消音器
EP3553307B1 (en) Serrated noise reducer for a wind turbine rotor blade
US20120217754A1 (en) Wind turbine blade, wind turbine generator with the same, and design method of wind turbine blade
EP2863052B1 (en) Wind turbine rotor and wind turbine
US8936435B2 (en) System and method for root loss reduction in wind turbine blades
CN109690072B (zh) 风能设备转子叶片
US8517690B2 (en) Double leading edge airfoil for wind turbine blade root
US20200063709A1 (en) Rotor Blade Assembly Having Twist, Chord, and Thickness Distribution for Improved Performance
US11781522B2 (en) Wind turbine rotor blade assembly for reduced noise

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240229

Address after: Danish spirit

Applicant after: LM Wind Power A/S

Country or region after: Denmark

Address before: New York, United States

Applicant before: General Electric Co.

Country or region before: U.S.A.

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240708

Address after: Barcelona, Spain

Applicant after: Ge renewable energy Spain Ltd.

Country or region after: Spain

Address before: Danish spirit

Applicant before: LM Wind Power A/S

Country or region before: Denmark

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant