CN113891991A - 转子叶片和风能设备 - Google Patents

转子叶片和风能设备 Download PDF

Info

Publication number
CN113891991A
CN113891991A CN202080036840.7A CN202080036840A CN113891991A CN 113891991 A CN113891991 A CN 113891991A CN 202080036840 A CN202080036840 A CN 202080036840A CN 113891991 A CN113891991 A CN 113891991A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor blade
length
thickness
gurney flap
height
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.)
Pending
Application number
CN202080036840.7A
Other languages
English (en)
Inventor
拉尔夫·梅辛
约亨·施滕贝格
豪克·马斯
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.)
Wobben Properties GmbH
Original Assignee
Wobben Properties GmbH
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 Wobben Properties GmbH filed Critical Wobben Properties GmbH
Publication of CN113891991A publication Critical patent/CN113891991A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • 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
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/50—Building or constructing in particular ways
    • 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
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
    • 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
    • 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
    • F05B2240/304—Details of the trailing edge
    • 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
    • F05B2240/305—Flaps, slats or spoilers
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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)

Abstract

本发明涉及一种风能设备(100)的转子叶片(108)，所述转子叶片具有转子叶片长度(R)、在所述转子叶片长度(R)上分布的转子叶片深度(C)、在所述转子叶片长度(R)上分布的转子叶片厚度(Th)，以及所述转子叶片的后缘(208)的在所述转子叶片长度(R)上分布的厚度(T)，其中在所述转子叶片长度(R)的区域中，所述转子叶片(108)同时具有带有预定长度(L)的分隔板(230)和带有预定高度(H)的格尼襟翼(220)，其中在所述转子叶片长度(R)的方向上的确定位置处，所述格尼襟翼(220)的高度(H)与所述分隔板(230)的长度(L)的比选择为，使得低于随着相对翼型厚度减小的阈值，所述相对翼型厚度定义为转子叶片厚度(Th)与转子叶片深度(C)之比。

Description

转子叶片和风能设备
技术领域
本发明涉及一种风能设备的转子叶片、一种相关的风能设备和一种相关的方法。
背景技术
风能设备的用于提高空气动力学效率的转子叶片的附件是已知的。其中涡流发生器，也称为湍流发生器是已知的，所述涡流发生器通常安置在靠近轮毂的区域中，优选安置在转子叶片的吸力侧上，并且确保边界层流的完全混合，由此在发生流动分离之前，流动在更长的行进路径上保持靠近转子叶片表面。
延迟的流动分离能够实现更高的迎角，进而实现与此相关的更高的在翼型剖面上的最大的升力系数。
除了涡流发生器以外，其它空气动力学的附件也是已知的。例如使用空气动力学襟翼或所谓的扰流板，其在专业文献中也称为格尼襟翼。
格尼襟翼在此优选在转子叶片的靠近轮毂的区域中安置在后缘的区域中，意即优选安置在流动分离之前不远的区域中的柱形或椭圆形的翼型上。
图2示意性地和示例性地示出风能设备的转子叶片的翼型剖面200。吸力侧202与压力侧204相对置并且将前缘206与后缘208连接。具有转子叶片深度C的翼弦在前缘206和后缘208的中心之间延伸。在该示例中，其涉及具有较厚的后缘208的翼型，所述较厚的后缘具有厚度T。厚度T定义为垂直于转子叶片深度C。倾斜的厚的后缘208也是可设想的，其中为了比较，对转子叶片深度C的垂直线进行投影。格尼襟翼220和分隔板230都安置在后缘208的区域上或区域中。格尼襟翼220例如构成为板材角形件的形式，并且在该示例中与转子叶片深度C成直角。格尼襟翼220的高度H表示格尼襟翼220的从后缘208垂直于转子叶片深度C的延伸。分隔板230的长度L表示分隔板230平行于转子叶片深度C超出后缘208的尺寸。
图2相应地示出具有平坦的或钝的后缘208的示意性转子叶片翼型，其也称为平背翼型。
借助于格尼襟翼，在后缘上的翼型的曲率通常能够明显增加，这也能够引起显著的升力增加。然而，空气动力学力矩cm和尤其还有阻力系数cd也不利地增加。因此，在需要高的升力的情况下在该处使用格尼襟翼也是有意义的，但是低的阻力系数并不是绝对必要的。在风能设备中，这主要在转子叶片根部的区域中是这种情况。在该区域中还使用具有平坦的后缘的翼型。
例如在图2中示出的分隔板230大致垂直于后缘208，意即尤其沿弦方向安置，以用于减小阻力。该构件被称为分隔板，因为其将后缘208的尾流区分成两部分。分隔板230的使用防止在具有平坦的后缘208的翼型后方形成高能的周期性涡街。
在所谓的卡门涡街中的不稳定的涡流分离过程会从翼型环流中抽取能量并且引起高的流动阻力。在翼型后缘上，通常施加有相对于环境压力的负压，这引起：在翼型后缘上产生的力与翼型的运动方向相反地指向。目的是，通过有针对性地中断在平坦的后缘208上的涡流相互作用，通过两个或更多个稳定的涡流代替不稳定的涡流，这两个或更多个稳定的涡流从翼型环流中抽取明显更少的能量。在适宜的设计方案中，通过该措施能够显著降低平背翼型的阻力。该解决方案的缺点在于，由于分隔板230的解拱效应，必须接受轻微的升力损失。
总之，关于在平背翼型上使用附件来进行被动的流量控制，能够确定以下内容。已经在风能设备上经常使用的格尼襟翼提升升力系数，然而同样增加了在翼型剖面上的阻力系数，由此总体上降低了滑动系数。另一方面，至今为止主要从研究中已知的分隔板降低了在平坦的后缘上的压力阻力，从而降低了阻力系数，然而升力系数降低，由此总体上削弱了期望的滑动系数提升。
由于所描述的特性，当单独使用时，每个附件不能以最佳的方式提升设施产量。在转子叶片的功率提升的意义上，只有在减少阻力的同时增加升力才是最有利的。
德国专利商标局在关于本申请的优先权申请中检索到以下现有技术：DE 10 2011012 965 A1、DE 10 2018 103 678 A1、DE 20 2016 101 461 U1、US 2010/0 047 070 A1、US 2019/0 024 631 A1、US 5 265 830 A、EP 2 806 156 A1、WO 2016/055 076 A1。
发明内容
在该背景下，本发明的目的是，提出一种具有改进的特性的转子叶片。尤其，一个目的是，通过格尼襟翼和分隔板的组合来优化转子叶片。
根据本发明，所述目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求中定义了具体的设计方案。
根据本发明，所述目的通过风能设备的转子叶片来实现，所述转子叶片具有转子叶片长度、在转子叶片长度上分布的转子叶片深度、在转子叶片长度上分布的转子叶片厚度，以及转子叶片的在转子叶片长度上分布的后缘厚度。在转子叶片长度的区域中，转子叶片同时具有带有预定长度的分隔板和带有预定高度的格尼襟翼。在转子叶片长度的方向上的确定位置处，格尼襟翼的高度与分隔板的长度的比选择为，使得低于随着相对翼型厚度的减小而减小的阈值，所述相对翼型厚度定义为转子叶片厚度与转子叶片深度之比。
因此，本发明的一个特殊认知是：转子叶片翼型的相对翼型厚度定义了阈值，所述阈值又再影响分隔板的长度与格尼襟翼的高度的比。相对翼型厚度越高，格尼襟翼的高度与分隔板的长度之比的阈值就越高。换言之，相对的翼型厚度越高，格尼襟翼相对于分隔板的长度就越高。
本发明的发明人尤其发现，尤其过高的格尼襟翼对转子叶片的功率具有负面影响，其中这种影响能够通过更长的分隔板、更高的相对翼型厚度等来补偿。因此，一个特殊认知是，与格尼襟翼的高度和分隔板的长度之比进行比较的阈值取决于相对翼型厚度并且随着所述相对翼型厚度减小。
优选的是，在此，格尼襟翼的高度在每种情况下小于分隔板的长度。
优选的是，量值∈被确定为格尼襟翼的去量纲化的高度和分隔板的去量纲化的长度的比，其中在转子叶片长度的方向上的确定位置的分隔板的长度和格尼襟翼的高度选择为，使得低于随着被定义为转子叶片厚度与转子叶片深度的比的相对翼型厚度的减小而减小的阈值。
量值∈能够实现基本上与翼型无关的评估，因为格尼襟翼的高度和分隔板的长度都是去量纲化的(entdimensionalisiert)，进而与转子叶片的具体设计方案无关。因此，量值∈能够实现可比性和普遍有效的评估，以便能够确定分隔板的长度或格尼襟翼的高度。
在转子叶片长度的方向上的确定位置上表示：转子叶片的确定的翼型剖面用于评估。分隔板和格尼襟翼在纵向方向上具有一定的延伸。比的评估在确定位置处进行，意即参考确定的翼型剖面。
特别优选的是，在转子叶片长度的方向上在预定的长度上保持该比。尤其，在分隔板和格尼襟翼在转子叶片的纵向方向上一起延伸的整个区域上符合根据本发明评估的比。
优选的是，格尼襟翼的去量纲化的高度是格尼襟翼的高度与转子叶片深度的比，和/或分隔板的去量纲化的长度是分隔板的长度与后缘的厚度的比。
优选的是，格尼襟翼和分隔板确定尺寸为，使得在转子叶片的纵向方向上格尼襟翼和分隔板的区域上的量值∈位于在0和相对厚度的函数∈极限＝f(relTh(r))之间的范围内：
0≤∈(relTh(r))≤∈极限(relTh(r))。
优选的是，相对厚度∈极限的函数如下定义：
Figure BDA0003359626830000041
优选的是，分隔板的长度位于在转子叶片纵向方向上的确定位置处的后缘的厚度的25％至150％的范围内。
优选地，格尼襟翼的高度为在转子叶片纵向方向上的确定位置处转子叶片深度的至多30％，尤其至多10％，和特别优选至多3％。翼型在转子叶片纵向方向上的确定位置处越接近柱体，意即相对厚度越大，则基于转子叶片深度计，优选最大安装的格尼襟翼就越大。
优选的是，因此，格尼襟翼的最大高度是相对厚度的函数。相对厚度越小，格尼襟翼的高度也优选越小，特别优选基于转子叶片深度计。
优选地，在格尼襟翼和分隔板的区域中的转子叶片厚度为转子叶片深度的至少16％。
根据本发明，所述目的还通过一种具有至少一个根据本发明的转子叶片的风能设备来实现。
根据本发明，所述目的还通过具有多个根据本发明的风能设备的风电场来实现。
根据本发明的风能设备和根据本发明的风电场都能够与根据本发明的转子叶片的任意优选的设计方案组合，以实现相同的优点。
根据本发明，所述目的还通过一种用于设计风能设备的转子叶片的方法来实现，所述转子叶片具有转子叶片长度、在转子叶片长度上分布的转子叶片深度、在转子叶片长度上分布的转子叶片厚度和转子叶片的在转子叶片长度上分布的后缘厚度。在转子叶片长度的区域中，转子叶片同时具有带有预定长度的分隔板和带有预定高度的格尼襟翼。在转子叶片长度方向上的确定位置处确定格尼襟翼的高度与分隔板长度的比，使得低于随着相对翼型厚度的减小而减小的阈值，所述相对翼型厚度定义为转子叶片厚度与转子叶片深度之比。
根据本发明的方法能够与根据本发明的转子叶片的优选的设计方案组合，其中类似地实现相同的优点。
附图说明
下面参考附图描述另外的优点和优选的设计方案。在此示出：
图1示意性和示例性地示出一种风能设备；
图2示意性和示例性地示出一种转子叶片的翼型剖面；
图3示意性和示例性地示出空气动力学特征变量的不同的图表；
图4示意性和示例性地示出在转子叶片的相对厚度上的确定的变量的变化曲线；和
图5示意性和示例性地示出在转子叶片的相对厚度上的根据本发明的量值的变化曲线。
具体实施方式
图1示出根据本发明的风能设备的示意图。风能设备100具有塔102和在塔102上的吊舱104。在吊舱104上设有带有三个转子叶片108的空气动力学转子106和导流罩110，所述空气动力学转子叶片分别具有转子叶片长度R。空气动力学转子106在风能设备运行中通过风置于转动运动中，进而也使发电机的电动转子或旋转件转动，所述电动转子或旋转件与空气动力学转子106直接或间接地耦合。发电机设置在吊舱104中并且产生电能。转子叶片108的桨距角能够通过在相应的转子叶片108的转子叶片根部上的变桨马达来改变。
如已经描述的，图2示出转子叶片108的翼型剖面200。由于平坦或钝的后缘208，示例性示出的翼型规则地位于转子叶片根部的区域中，意即位于转子叶片108的靠近轮毂的区域中。
在翼型剖面200中尤其示出两个空气动力学附件的组合，即格尼襟翼220和分隔板230的组合。根据本发明，这两个附件现在巧妙地相互组合并且确定尺寸为，使得作为结果获得改进的转子叶片。
图3示意性地和示例性地示出用于裸转子叶片的转子叶片的重要特征变量的变化曲线，所述转子叶片具有仅一个格尼襟翼220、仅一个分隔板230以及由分隔板230和格尼襟翼220构成的组合，这实现了根据本发明确定的优化。尤其将不具有空气动力学附件的转子叶片称为裸转子叶片。
在第一图表310中绘制在竖直方向上的升力系数Cl关于在水平方向上的翼型迎角AoA的变化曲线。在图表320中同样关于翼型迎角AoA绘制阻力系数Cd。图表330关于翼型迎角AoA绘制滑动功率L/D，并且图表340关于翼型迎角AoA绘制力矩系数Cm。
在图表310、320、330、340中的每个图表中，裸转子叶片的变化曲线作为曲线图302示出，仅具有格尼襟翼220的变化曲线作为曲线图304示出，仅具有分隔板230的转子叶片的变化曲线作为曲线图306示出，而具有根据本发明优化的由分隔板230和格尼襟翼220构成的组合的转子叶片的变化曲线作为曲线图308示出。
能够看出，根据本发明的由格尼襟翼220和分隔板230构成的组合引起最大可能的功率提升。在这种情况下，获得分隔板230的减小阻力的作用，并且同时获得格尼襟翼220的增加升力的作用，因为附件，特别是其与转子叶片翼型的比得以优化。因而，能够显著提升尤其是平背翼型的滑动功率L/D，这又对设施效率产生积极影响。
优选地，因此，根据本发明定义量值∈，以用于确定格尼襟翼220和分隔板230的组合使用的尺寸。
Figure BDA0003359626830000061
在此适用：
H：格尼襟翼220的高度
L：分隔板230的长度
T：平背翼型的后缘208的厚度
C：转子叶片108的叶片深度，意即翼弦的长度。
图4示意性和示例性地示出图表400，在该图表中，对于由格尼襟翼220和分隔板230构成的适宜的组合的各种变型方案，根据在水平轴线上的相对厚度示出去量纲化的分隔板长度L/T的变化曲线410和去量纲化的格尼襟翼高度H/C的变化曲线420。
在图表400的左侧示出的去量纲化的分隔板长度L/T的比例相应地涉及变化曲线410，而在右侧上示出的去量纲化的格尼襟翼高度H/C的比例涉及变化曲线420。相关的变形方案在变化曲线410、420中用相同的符号，意即用矩形或菱形示出。能够看出，在优化的区域中，相对的格尼襟翼高度H/C随着相对厚度的减小而减小，并且自确定的区域起保持恒定，在示例中自至多0.45的相对厚度起保持恒定。相反发现：优化的、去量纲化的分隔板长度L/T随着相对厚度的降低保持恒定或者甚至增加。
如果变化曲线410和420相互相关并且为此使用上文引入的量值∈，则能够遇到根据本发明要保护的区域，其示意性和示例性在图表500中可见，所述图表500在图5中示出。
在图5中，对于在水平方向上的不同的相对厚度，绘出在竖直方向上的无量纲的维度∈的变化曲线510。能够看出，由相对厚度、分隔板230的长度L和格尼襟翼220的高度H构成的组合的所有优选的变形方案的变化曲线位于有利的量值范围520内。量值范围520通过上限来确定，所述上限随着相对厚度的减小而减小，尤其是线性减小，并且通过下限来确定，所述下限在该示例中为0。
Figure BDA0003359626830000071
相对厚度“relTh”是在转子叶片纵向方向R上的通常的相对位置r的函数，其中位置0对应于转子叶片根部，或者在替选的定义中，对应于旋转轴线，而位置1对应于转子叶片尖端。
在该背景下，量值范围520能够通过下式来描述：
0≤∈(relTh(r))≤∈极限(relTh(r)。
只要量值∈位于该范围中，其中当相对的翼型厚度减小时，即通常随着相对半径r增加，上限减小，结果获得特别有吸引力的转子叶片，所述转子叶片将分隔板230和格尼襟翼220的优点组合。因此，根据本发明，当在转子叶片的纵向方向上同时使用这两个构件时，获得分隔板230的减小阻力的作用和格尼襟翼220的增加升力的作用。
本发明的应用领域尤其是用于风能设备100和在风能设备100上的转子叶片108，所述转子叶片具有带有平坦的后缘208的转子叶片翼型200，即所谓的平背翼型。此外，本发明也能够应用于具有带尖锐后缘的翼型的转子叶片108，在其后缘上安置有格尼襟翼，以提升升力。

Claims (12)

1.一种风能设备(100)的转子叶片(108)，具有转子叶片长度(R)、在所述转子叶片长度(R)上分布的转子叶片深度(C)、在所述转子叶片长度(R)上分布的转子叶片厚度(Th)，以及所述转子叶片的后缘(208)的在所述转子叶片长度(R)上分布的厚度(T)，
其中在所述转子叶片长度(R)的区域中，所述转子叶片(108)同时具有分隔板(230)和格尼襟翼(220)，所述分隔板具有预定长度(L)，所述格尼襟翼具有预定高度(H)，
其中在所述转子叶片长度(R)的方向上的确定位置处，所述格尼襟翼(220)的高度(H)与所述分隔板(230)的长度(L)的比选择为，使得低于随着相对翼型厚度的减小而减小的阈值，所述相对翼型厚度定义为转子叶片厚度(Th)与转子叶片深度(C)之比。
2.根据权利要求1所述的转子叶片(108)，其中所述格尼襟翼(220)的高度(H)小于所述分隔板(230)的长度(L)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片(108)，其中量值∈被确定为所述格尼襟翼(220)的去量纲化的高度(H/C)和所述分隔板(230)的去量纲化的长度(L/T)的比，其中
在所述转子叶片长度(R)的方向上的确定位置的所述格尼襟翼(220)的高度(H)和所述分隔板(230)的长度(L)选择为，使得低于随着相对翼型厚度的减小而减小的阈值，所述相对翼型厚度被定义为转子叶片厚度(Th)与转子叶片深度(C)的比。
4.根据权利要求3所述的转子叶片(108)，其中所述格尼襟翼(220)的去量纲化的高度(H/C)是所述格尼襟翼(220)的高度(H)与所述转子叶片深度(C)的比，和/或所述分隔板(230)的去量纲化的长度(L/T)是所述分隔板(230)的长度(L)与所述后缘(208)的厚度(T)的比。
5.根据权利要求3或4所述的转子叶片(108)，其中所述格尼襟翼(220)和所述分隔板(230)确定尺寸为，便得所述量值∈在所述转子叶片纵向方向上在所述格尼襟翼(220)和所述分隔板(230)的区域上位于0和相对厚度的函数∈极限＝f(relTh(r))之间的范围内：
0≤∈(relTh(r))≤∈极限(relTh(r))。
6.根据权利要求5所述的转子叶片(108)，其中相对厚度∈极限的函数如下定义：
Figure FDA0003359626820000021
7.根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片(108)，其中所述分隔板(230)的长度(L)位于在转子叶片纵向方向上的确定位置处的后缘(208)的厚度(T)的25％至150％的范围内。
8.根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片(108)，其中所述格尼襟翼(220)的高度(H)为在转子叶片纵向方向上的确定位置处所述转子叶片深度(C)的至多30％，尤其至多10％，和特别优选至多3％。
9.根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片(108)，其中在所述格尼襟翼(220)和所述分隔板(230)的区域中，转子叶片厚度(Th)为所述转子叶片深度(C)的至少16％。
10.一种风能设备，具有至少一个根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片(108)。
11.一种风电场，具有多个根据权利要求10所述的风能设备(100)。
12.一种用于设计风能设备(100)的转子叶片(108)的方法，所述转子叶片具有转子叶片长度(R)、在所述转子叶片长度(R)上分布的转子叶片深度(C)、在所述转子叶片长度(R)上分布的转子叶片厚度(Th)和所述转子叶片的后缘(208)的在所述转子叶片长度(R)上分布的厚度(T)，
其中在所述转子叶片长度(R)的区域中，所述转子叶片(108)同时具有分隔板(230)和格尼襟翼(220)，所述分隔板具有预定长度(L)，所述格尼襟翼具有预定高度(H)，
其中在所述转子叶片长度(R)的方向上的确定位置处，确定所述格尼襟翼(220)的高度(H)与所述分隔板(230)的长度(L)的比，使得低于随着相对翼型厚度减小的阈值，所述相对翼型厚度定义为所述转子叶片厚度(Th)与转子叶片深度(C)之比。
CN202080036840.7A 2019-05-17 2020-05-15 转子叶片和风能设备 Pending CN113891991A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019113080.8 2019-05-17
DE102019113080.8A DE102019113080A1 (de) 2019-05-17 2019-05-17 Rotorblatt und Windenergieanlage
PCT/EP2020/063679 WO2020234176A1 (de) 2019-05-17 2020-05-15 Rotorblatt und windenergieanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113891991A true CN113891991A (zh) 2022-01-04

Family

ID=70779717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080036840.7A Pending CN113891991A (zh) 2019-05-17 2020-05-15 转子叶片和风能设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11788506B2 (zh)
EP (1) EP3969741B1 (zh)
CN (1) CN113891991A (zh)
DE (1) DE102019113080A1 (zh)
WO (1) WO2020234176A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009146810A2 (de) * 2008-06-03 2009-12-10 Siegfried Mickeler Rotorblatt für eine windkraftanlage sowie windkraftanlage
EP2366891A1 (de) * 2010-03-18 2011-09-21 Nordex Energy GmbH Windenergieanlagenrotorblatt
NL2009286C2 (en) * 2012-08-06 2014-02-10 Stichting Energie Swallow tail airfoil.
GB201417924D0 (en) * 2014-10-10 2014-11-26 Vestas Wind Sys As Wind turbine blade having a trailing edge flap
DE102016201114A1 (de) * 2016-01-26 2017-07-27 Wobben Properties Gmbh Rotorblatt einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
CN109695536A (zh) * 2019-01-27 2019-04-30 上海理工大学 带摆动式格尼襟翼装置的升力型垂直轴风力机及控制方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5265830A (en) * 1992-01-21 1993-11-30 Mcdonnell Douglas Corporation Trailing edge splitter
NL1015558C2 (nl) * 2000-06-28 2002-01-08 Stichting En Onderzoek Ct Nede Blad van een windturbine.
ES2294927B1 (es) * 2006-05-31 2009-02-16 Gamesa Eolica, S.A. Pala de aerogenerador con borde de salida divergente.
ES2310958B1 (es) * 2006-09-15 2009-11-10 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. Pala de aerogenerador optimizada.
EP2138714A1 (en) * 2008-12-12 2009-12-30 Lm Glasfiber A/S Wind turbine blade having a flow guiding device with optimised height
US7857597B2 (en) * 2009-05-28 2010-12-28 General Electric Company Boundary layer fins for wind turbine blade
ES2675953T3 (es) * 2009-10-08 2018-07-13 Lm Wind Power International Technology Ii Aps Pala de turbina eólica con pluralidad de piezas de un dispositivo de guiado del flujo extendido longitudinalmente
EP2360374B1 (en) * 2009-10-08 2019-05-08 LM Wind Power A/S Wind turbine blade having a forwardly oriented flow guiding device
DE102011012965B4 (de) * 2011-03-04 2015-10-22 Deutsche Windtechnik AG Rotorblatt für Windenergieanlagen mit horizontaler Drehachse sowie Windenergieanlage mit selbigem
WO2013054404A1 (ja) * 2011-10-12 2013-04-18 三菱重工業株式会社 風車翼及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
US9175666B2 (en) * 2012-04-03 2015-11-03 Siemens Aktiengesellschaft Slat with tip vortex modification appendage for wind turbine
EP2647835B1 (en) * 2012-04-04 2016-11-16 Siemens Aktiengesellschaft Flexible flap arrangement for a wind turbine rotor blade
US20150050154A1 (en) * 2013-05-23 2015-02-19 Kristian R. DIXON Airfoil trailing edge apparatus for noise reduction
GB2526847A (en) * 2014-06-05 2015-12-09 Vestas Wind Sys As Wind turbine blade with trailing edge flap
US10180125B2 (en) * 2015-04-20 2019-01-15 General Electric Company Airflow configuration for a wind turbine rotor blade
DE202016101461U1 (de) * 2016-03-16 2016-03-31 Institute of Aerospace Technology (IAT) der Hochschule Bremen Rotorblatt für Windenergieanlagen mit horizontaler Drehachse sowieWindenergieanlage mit selbigem
DE102016117012A1 (de) * 2016-09-09 2018-03-15 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlagen-Rotorblatt
US20190024631A1 (en) * 2017-07-20 2019-01-24 General Electric Company Airflow configuration for a wind turbine rotor blade
DE102018103678A1 (de) * 2018-02-19 2019-08-22 Wobben Properties Gmbh Rotorblatt einer Windenergieanlage mit einer Splitterplatte
CN114341486A (zh) * 2019-08-14 2022-04-12 功率曲线有限公司 具有格尼襟翼的风力涡轮机叶片

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009146810A2 (de) * 2008-06-03 2009-12-10 Siegfried Mickeler Rotorblatt für eine windkraftanlage sowie windkraftanlage
EP2366891A1 (de) * 2010-03-18 2011-09-21 Nordex Energy GmbH Windenergieanlagenrotorblatt
NL2009286C2 (en) * 2012-08-06 2014-02-10 Stichting Energie Swallow tail airfoil.
GB201417924D0 (en) * 2014-10-10 2014-11-26 Vestas Wind Sys As Wind turbine blade having a trailing edge flap
DE102016201114A1 (de) * 2016-01-26 2017-07-27 Wobben Properties Gmbh Rotorblatt einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
CN109695536A (zh) * 2019-01-27 2019-04-30 上海理工大学 带摆动式格尼襟翼装置的升力型垂直轴风力机及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3969741A1 (de) 2022-03-23
US11788506B2 (en) 2023-10-17
WO2020234176A1 (de) 2020-11-26
EP3969741B1 (de) 2023-07-12
EP3969741C0 (de) 2023-07-12
DE102019113080A1 (de) 2020-11-19
US20220235735A1 (en) 2022-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7914259B2 (en) Wind turbine blades with vortex generators
EP2940293A1 (en) Aerodynamic device for a rotor blade of a wind turbine
EP1944505B1 (en) Wind turbine rotor blade with vortex generators
US8602739B2 (en) Wind turbine rotor blade and pitch regulated wind turbine
EP2004989B1 (en) Wind turbine rotor blade
EP3722594B1 (en) Wind turbine blade with flow blocking means and vortex generators
EP2404055B1 (en) A wind turbine providing increased power output
NL2011236C2 (en) Rotor blade for a wind turbine, and wind turbine field.
EP2957766B1 (en) Pressure side stall strip for wind turbine blade
US20160177914A1 (en) Rotor blade with vortex generators
KR20160017083A (ko) 풍력 발전 설비의 로터 블레이드 그리고 풍력 발전 설비
EP2910772B2 (en) Wind turbine blade, wind turbine rotor and wind turbine generator system
EP3181895A1 (en) Splitter plate arrangement for a serrated wind turbine blade
CN109690072B (zh) 风能设备转子叶片
CN111742137A (zh) 风能设施的具有导流板的转子叶片
EP3966448A1 (en) Wind turbine rotor blade configured for reduced trailing edge noise
US20220252044A1 (en) Rotor blade and wind turbine
US8517690B2 (en) Double leading edge airfoil for wind turbine blade root
CN113891991A (zh) 转子叶片和风能设备
EP3115596A1 (en) Lift modifying device for a rotor blade for a wind turbine
EP3098436B1 (en) Noise reducing flap with opening
EP2940292B1 (en) Device for a rotor blade of a wind turbine
KR102606803B1 (ko) 풍력 발전기용 블레이드

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