专利名称：具有渐扩后缘的风轮机叶片的制作方法
技术领域：
本发明涉及经空气动力学优化的风轮机叶片，具体涉及具有渐扩 后缘的风轮机叶片。
背景技术：
在风轮机叶片中不使用具有高升/阻比形状的空气动力学外形， 如分层外形，因为这样的外形对前缘的粗糙度敏感。
风轮机叶片的外形通常是前缘锋利，后缘适度地变钝，由于在一 些情况下出现偏离，从后缘散发尾流。尾流涡流的间隔和涡度的强度、 分布和方向，以及尾流开始的位置是阻力提高和升力降低的因素，但 极不希望出现这二者。
尽管后缘装置对阻力有负面影响，但其用于提高升力仍众所周知。
这些装置其中之一是垂直于翼弦安装的Gueney襟翼，如图1所 示。Gurney襟翼产生形成分离泡的两个涡流，导致升力增大。Gurney 襟翼还推迟气流的分离，允许在较高的仰角下有良好的性能。但是 Gurney襟翼也会导致额外的阻力。
EP 1314885公开了由锯齿形板材构成的后缘装置，其连接到叶 片的后缘。
DE10021850公开了后缘延长体，其根据弹性形变呈现不同的几 何形状。
这些装置中没有一个能令人满意地提高风轮机的效率，因此仍然 需要具有空气动力学优化外形的风轮机叶片。
发明内容
本发明的目的是提供一种风轮机叶片，其外形能提高前缘的粗糙敏感度，并因此降低负荷与空气动力学效率中的不确定度，提高叶片 的功能可靠性。
本发明的另一目的是提供一种风轮机叶片，其外形能提高升力， 从而允许风轮机叶片具有更好的空气动力学性能和/或减小风轮机叶 片的翼弦长度以更易于运输。
本发明的另一 目的是提供一种具有刚性几何外形的风轮机叶片， 其不需要附加装置就可以提高升/阻比。
通过提供具有空气动力学外形的风轮机叶片实现本发明的这些 和其他目标，空气动力学外形具有前缘、后缘以及在前缘与后缘之间 的压力和吸力侧，所述外形包括在叶片的至少一部分横截面在后缘方 向上增大的后缘区域。
在本发明的一方面，所述后缘区域主要由于其具有凹曲形的压力 侧而具有渐扩形状(与收縮形状的标准外形相比)。
在本发明的另一方面，具有渐扩后缘区域的风轮机叶片的部分是 外形较厚的部分，即具有高厚度/翼弦长度比的外形。
通过以下参考附图进行的详细说明可理解本发明的其他特征和 优点。
图1是具有Gurney襟翼的已知风轮机叶片的示意图。
图2是标准风轮机叶片外形的示意图。
图3是根据本发明的风轮机叶片外形的示意图。
图4是根据本发明的风轮机叶片外形的性能的示意图。
具体实施例方式
图2表示已知的风轮机叶片的标准外形3，其具有前缘11、适度 粗钝的后缘13以及具有吸力侧17与压力侧19的提升表面15。翼弦 21是在前缘11与后缘13之间画出的假想线。
相对于标准外形3，图3表示根据本发明的风轮机叶片的外形5，其特别对靠近后缘13的压力侧和吸力侧的区域31、 33 (标准外形中 的类似区域31'和33'包括在虚线中)作出以下修改
-压力侧区域31具有凹几何形状
-吸力侧区域33的形状构成较厚的后缘13。
由于所述修改，外形5具有在后缘13的方向横截面增大的后缘 区域TER。换句话说，靠近后缘的所述区域31、 33相对于已知标准 外形3的收縮形状具有渐扩的形状。
一方面(参见图4)，导致形成渐扩构造的后缘区域TER的较厚 后缘13在后缘区域TER之后引起低压的分离流区域，分离流区域首 先提高阻力，但是低压区域形成朝向后缘的边界层吸力，边界层吸力 使边界层稳定。这样导致了失速延迟，失速延迟增大最大升力，并减 小运行在最大升力时的阻力。如果由于附着昆虫或任何类型的尘垢使 前缘粗糙，效果更显著。缺点在于略微提高了低仰角时的阻力，这对 于通常运行在较大仰角的风轮机叶片的内部部分影响不大。
另一方面，后缘区域TER的渐扩构造提高外形5的最大升力系数。 在压力侧19的凹形区域31以与Gurney襟翼类似的方式向下偏转气 流，促进循环，因此升力曲线向更大的负迎角移动，且升力更大，因 为通过使用光滑的曲线形状避免在Gurney襟翼前面的分离泡，所以 效率比Gnrney襟翼更高。缺点是在低升力系数时阻力变大，但是阻 力的增大小于Gurney襟翼的方式。而且，这样的效果对于通常运行 在较大仰角的风轮机叶片的内部部分影响不大。
在另一优选实施例中，区域31、 33的假想切线之间的角B在0 45度的范围内。在标准外形中，角B通常是负数，范围在-20 0度。
在另一优选实施例中，后缘的厚度Te在翼弦长度C的2% 20% 的范围内。
在另一优选实施例中，后缘区域TER从对应于翼弦长度C的72% 的翼弦位置的横截面23延伸到100%的翼弦位置，测量从前缘11开 始。
在另一优选实施例中，具有渐扩后缘区域的风轮机叶片的最大厚
5度T与翼弦长度C的比在30% 100%的范围内。用降低前缘粗糙敏感 度的渐扩后缘区域TER特别优化厚的外形，因为通常厚的外形的前缘 粗糙度性能差。
虽然已经参考优选实施例充分说明了本发明，但是显然在本发 明的范围内可以引入修改，修改不受实施例限定，而受权利要求的内 容限定。
权利要求
1、具有空气动力学外形(5)的风轮机叶片，空气动力学外形具有前缘(11)、后缘(13)以及在前缘(11)与后缘(13)之间的吸力和压力侧(17、19)，其特征在于所述外形(5)包括在风轮机叶片的至少一部分中、横截面在后缘(13)方向增大的后缘区域TER。
2、 根据权利要求l所述的风轮机叶片，其特征在于压力侧(19) 在后缘区域TER的区域(31)具有凹曲表面。
3、 根据权利要求2所述的风轮机叶片，其特征在于所述区域(31) 的假想切线与后缘区域TER的吸力侧(17)的区域(33)的假想切线 之间的角B在0 45度的范围内。
4、 根据权利要求1-3任一所述的风轮机叶片，其特征在于后缘 区域从对应于翼弦长度C的72%的翼弦位置的横截面位置延伸到100% 的翼弦位置，从前缘(11)到后缘(13)进行测量。
5、 根据权利要求1-4任一所述的风轮机叶片，其特征在于后缘 区域(13)的厚度Te在翼弦长度C的2。/。 2(F。的范围内。
6、 根据权利要求l-5任一所述的风轮机叶片，其特征在于具有 在后缘(13)方向横截面增大的后缘区域TER的叶片的最大厚度T与 翼弦长度C的比在30% 100%的范围内。
全文摘要
具有空气动力学外形(5)的风轮机叶片，空气动力学外形具有前缘(11)、后缘(13)以及在前缘(11)与后缘(13)之间的吸力和压力侧(17、19)，所述外形(5)包括在风轮机叶片的至少一部分横截面在后缘(13)方向增大的后缘区域TER。所述后缘区域TER优选在较低的部分具有凹曲表面的渐扩形状。
文档编号F03D1/06GK101454565SQ200780019251
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月29日 优先权日2006年5月31日
发明者马克·奥拉夫·斯洛特 申请人:歌美飒创新技术公司