CN102562433A - 具有辅助叶片的转子叶片组件 - Google Patents

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CN102562433A
CN102562433A CN2011103917146A CN201110391714A CN102562433A CN 102562433 A CN102562433 A CN 102562433A CN 2011103917146 A CN2011103917146 A CN 2011103917146A CN 201110391714 A CN201110391714 A CN 201110391714A CN 102562433 A CN102562433 A CN 102562433A
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auxiliary
rotor blades
main rotor
auxiliary blade
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CN2011103917146A
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English (en)
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O·默罕默德
J·G·吕德克
S·赫尔
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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    • 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
    • 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

Abstract

本发明公开一种风力机的转子叶片组件。所述转子叶片组件通常可包括主转子叶片和设置在所述主转子叶片的吸入侧上的辅助转子叶片。所述辅助叶片通常可包括上游边缘和下游边缘，所述上游边缘位于所述主转子叶片的前缘的下游。

Description

具有辅助叶片的转子叶片组件
技术领域
本发明大体涉及用于风力机的转子叶片，确切地说，涉及具有一个或多个辅助叶片的转子叶片组件，其中所述一个或多个辅助叶片经配置以防止或延迟主转子叶片上出现的气流分离。
背景技术
风能被认为是目前可用的最清洁、最环保的能源之一，在这一方面，风力机已获得广泛关注。现代风力机通常包括塔筒、发电机、齿轮箱、机舱以及一片或多片转子叶片。转子叶片是用于将风能转换成电能的主要元件。叶片通常具有翼型件的横截面轮廓，因此在运行过程中，流经叶片的空气就会在两侧之间产生压力差。因此，从压力侧到吸入侧的升力会作用于叶片。升力会对主转子轴产生扭矩，其中所述主转子轴通过齿轮连接至可以发电的发电机。
随着空气在传统转子叶片的前缘上流动，气流通常沿着吸入侧的一部分粘着或保持附着在转子叶片上，从而产生作用于叶片的升力。但是，随着空气朝着下游向叶片的后缘流动，气流会与转子叶片的表面分离或分开，从而变得更加湍急。这种气流分离通常会导致叶片产生的升力减小，同时还会导致曳力增大。这样，转子叶片的总体气动效率就会降低。
因此，此项技术中需要一种可以防止或者最起码可以延迟转子叶片上出现的气流分离的转子叶片组件。
发明内容
以下说明将部分地阐明本发明的各方面内容和优点，或者，这些方面和优点在说明中可能是显而易见的，或通过实践本发明能够推导出。
一方面，本发明揭示风力机的转子叶片组件。所述转子叶片组件通常可包括主转子叶片和设置在所述主转子叶片的吸入侧上的辅助叶片。所述辅助叶片通常可包括上游边缘和下游边缘，所述上游边缘位于所述主转子叶片的前缘的下游。
另一方面，本发明揭示风力机的转子叶片组件，包括：
主转子叶片，所述主转子叶片包括在前缘和后缘之间延伸的压力侧和吸入侧；辅助叶片，所述辅助叶片设置在所述主转子叶片的所述吸入侧上且包括上游边缘和下游边缘，所述辅助叶片经过配置，因此所述辅助叶片和所述主转子叶片的所述吸入侧之间形成会聚的通道；以及支撑构件，所述支撑构件经配置以将所述辅助叶片连接到所述主转子叶片，其中所述辅助叶片位于所述主转子叶片的所述前缘和所述主转子叶片的气流分离点之间。所述通道的平均高度等于在所述通道的各翼展向位置处所述主转子叶片相应翼弦的约0％到约40％。所述辅助叶片具有在所述上游边缘和所述下游边缘之间的辅助翼弦，所述辅助翼弦等于所述主转子叶片的最大翼弦的约0％到约50％。所述辅助叶片具有所述上游边缘和所述下游边缘之间的辅助翼弦，所述辅助翼弦随着所述辅助转子叶片在大体翼展向上沿所述主转子叶片延伸而变化。所述辅助叶片在大体翼展向上从大体靠近所述主转子叶片的叶根的位置延伸到距所述叶根一定距离的位置，其中所述距离等于所述主转子叶片的翼展的0％到约50％。所述辅助叶片经配置以使所述辅助叶片的所述上游边缘和所述主转子叶片的所述前缘之间的距离随着所述辅助叶片在大体翼展向上相对于所述主转子叶片延伸而变化。
参考以下具体说明和所附权利要求书可以更深入地了解本发明的这些以及其他特征、方面和优点。附图包括在本说明书内、并构成本说明书的一部分，显示了本发明的各个实施例，且与具体说明一起用于解释本发明的原理。
附图说明
本说明书参考附图，针对所属领域一般技术人员，完整且可实现地详细披露了本发明，包括其最佳模式，其中：
图1所示为传统风力机的透视图；
图2所示为传统转子叶片的截面图，特别显示了通常在空气流过转子叶片时出现的气流分离。
图3所示为根据本发明各方面内容的转子叶片组件的一个实施例的透视图；
图4所示为图3所示转子叶片组件的实施例的一部分的透视图；
图5所示为图3和图4所示转子叶片组件的实施例的截面图；
图6所示为根据本发明各方面内容的转子叶片组件的另一个实施例的局部透视图；
图7所示为根据本发明各方面内容的转子叶片组件的又一个实施例的局部透视图。
元件符号列表：
  参考标号   部件   参考标号   部件
  10   风力机   12   塔筒
  14   机舱   16   转子叶片
  18   转子轮毂   20   空气
  22   压力侧   24   吸入侧
  26   前缘   28   后缘
  30   抗剪腹板   32   主梁帽
  34   附体流动区域   36   分离点
  38   分离流动区域   40   风向
  100   转子叶片组件   102   主转子叶片
  104   辅助叶片   106   叶根
  108   叶尖   110   压力侧
  112   吸入侧   114   前缘
  116   后缘   118   翼展
  120   翼弦   122   外壳
  124   上游边缘   126   下游边缘
  128   辅助翼弦   130   根端
  132   尖端   134   辅助翼展
  136   外壳   138   厚度
  140   通道   142   高度
  144   第一支撑构件   146   第二支撑构件
  148   第一末端   150   第二末端
  152   开口   154   位移装置
  156   枢轴点   200   转子叶片组件
  202   主转子叶片   204   辅助叶片
  212   吸入侧   214   前缘
  220   翼弦   224   上游边缘
  226   下游边缘   228   辅助翼弦
  230   根端   232   尖端
  234   辅助翼展   260   距离
  300   转子叶片组件   302   主转子叶片
  304   第一辅助叶片   305   第二辅助叶片
  312   吸入侧   318   前缘
  320   翼弦   328   辅助翼弦
  329   辅助翼弦   334   辅助翼展
  335   辅助翼展   362   距离
具体实施方式
现在将详细阐述本发明的各实施例，附图中将显示本发明实施例的一个或多个实例。各个实例用以解释本发明而非限定本发明。事实上，所属领域的一般技术人员轻易就可在不脱离本发明的范围或精神的情况下，对本发明作各种修改和变化。例如，作为一个实施例一部分的特征可用于其他实施例中，从而得到另一个实施例。因此，本发明应涵盖所有基于所附权利要求书和其等效物的范围内的修改和变化。
现请参阅附图，图1所示为采用传统结构的风力机10的透视图。风力机10包括塔筒12，所述塔筒上安装有机舱14。多片转子叶片16安装在转子轮毂18上，所述转子轮毂转而连接到转动主转子轴的主法兰上。风力机的发电和控制部件安置在机舱14内。图1仅作说明目的，以示例性地说明本发明。应了解，本发明不局限于任何特定类型的风力机配置。
现在参阅图2，图示的是传统结构的转子叶片16的截面图，特别说明通常在空气20流过转子叶片16时发生的气流分离。如图所示，转子叶片16通常包括在前缘和后缘26、28之间延伸的压力侧22和吸入侧24。转子叶片16还可包括内部结构部件，例如设置在相应主梁帽32之间的一个或多个抗剪腹板30。通常情况下，在风力机10的运行过程中，流过转子叶片16的前缘26的空气20起初位于转子叶片16的“附体流动”区域34中，其中空气20粘附在转子叶片16的吸入侧24的外表面附近和/或在此附近流动。作用于转子叶片16的大多数升力是在此附体流动区域34中产生的。但是，随着空气20向转子叶片16的后缘28流动，将形成分离点36，此时气流从叶片16分离或分开。在此类分离点36处，气流20转入“分离流动”区域38，其中所述气流更加湍急，从而导致由转子叶片16在此区域内产生的升力减小。此外，分离流动区域38也会导致曳力增加，这主要是因为上游附体流动区域34和下游分离流动区域38之间存在压力差。因此，出现在分离点36下游的气流分离通常会导致转子叶片16的气动效率降低，并由此而导致转子叶片16将风能转换成旋转运动的量减少。所属领域的一般技术人员应了解，气流分离并不总是发生在整个转子叶片16上和所有运行条件下。例如，在常规运行条件下，气流分离可能主要影响转子叶片16的根区。
众所周知，分离点36在转子叶片16上的翼弦向位置通常可能不同，具体取决于多个因素，包括但不限于，进入气流特性(例如雷诺数、风速、流入大气湍流等)和叶片16的特性(例如翼型设计、叶片翼弦和厚度、扭转分布、桨距角等)。例如，随着转子叶片16的迎角(即风向40与翼弦线之间的角度，所述翼弦线设在前缘和后缘之间)增大，分离点36通常在转子叶片16上朝前缘26向上游移动。
现在参阅图3至图5，图示的是风力机10(图1)的转子叶片组件100的一个实施例，所述转子叶片组件意图用于防止或延迟气流分离的发生。具体而言，图3所示为所公开的转子叶片100的一个实施例的透视图。图4所示为图3所示转子叶片100的一部分的透视图。此外，图5所示为图3和图4所示转子叶片组件100的截面图。
本发明的转子叶片组件100通常包括主转子叶片102和设置在主转子叶片102的吸入侧112上的至少一片辅助叶片104。辅助叶片104通常可经配置以防止主转子叶片102的吸入侧表面上发生气流分离，或最起码延迟气流分离的发生(例如通过让分离点36(图2)朝主转子叶片102的后缘116向下游移动)。具体而言，通过将一片或多片合适的辅助叶片104设置在主转子叶片102的吸入侧112上的特定位置，本发明的发明人发现辅助叶片104可增加在吸入侧112附近流动的自由流的动量，并且还可让辅助叶片104和主转子叶片102之间的气流加速。所述增加的动量和加速通常会让气流粘附在吸入侧表面的更大区域上，从而增加附体流动区域34(图2)的大小并防止或延迟气流分离。这样，由主转子叶片102产生的升力可增加，从而提高气动效率/性能和能量转换。此外，辅助叶片104本身所产生的升力可进一步提高转子叶片组件100的气动效率。
通常情况下，转子叶片组件100的主转子叶片102可针对所属领域已知的任何合适的风力机转子叶片进行类似配置。因此，主转子叶片102可包括叶根106和叶尖108，其中所述叶根经配置以将主转子叶片102安装到风力机10的轮毂18(图1)上，且其中所述叶尖设置在叶根106的对面。主转子叶片102还可包括在前缘114和后缘116之间延伸的压力侧110和吸入侧112。此外，主转子叶片102可具有翼展118和翼弦120，其中所述翼展界定叶根106和叶尖108之间的总长度，且其中所述翼弦界定前缘114和后缘116之间的总长度。如图3中特别所示，由于转子叶片102从叶根106延伸到叶尖108，因此翼弦120的长度可根据翼展118而有所不同。
主转子叶片102通常还可具有任何合适的气动轮廓或形状。在某些实施例中，主转子叶片102可具有翼型截面。例如，主转子叶片102可配置成对称翼型或弧面翼型。此外，主转子叶片102可进行气动弹性裁剪。主转子叶片102的气动弹性裁剪可以使叶片102在大体翼弦向和/或在大体拍打方向上弯曲。翼弦向通常对应于与翼弦120平行的方向，其中所述翼弦设在主转子叶片102的前缘和后缘114、116之间。拍打方向通常对应于与所述翼弦向垂直的方向。或者，拍打方向可解释为气动升力作用于主转子叶片102的方向(或反方向)。如果需要，主转子叶片102的气动弹性裁剪可进一步让转子叶片102弯曲，例如在大体翼弦向或拍打方向上。
应了解，主转子叶片102也可具有任何合适的外部结构。例如，如图5所示，主转子叶片102可包括外壳122，所述外壳界定叶片102的外表面，且由此形成转子叶片102的气动轮廓或形状。外壳122可为单元壳，或者可包括多种壳部件。此外，主转子叶片102可包括任何合适的内部部件，例如在相应主梁帽32之间延伸的一个或多个抗剪腹板30(图2)。但是，应了解，主转子叶片102的内部和外部结构和/或部件无需局限于本专利申请文件所揭示的结构和/或部件。相反，本发明的主转子叶片102可具有任何合适的内部和/或外部配置。
特别参阅图4和图5，所公开的转子叶片组件100的辅助叶片104通常可包括上游边缘124、下游边缘126和辅助翼弦128，其中所述辅助翼弦界定上游边缘124和下游边缘126之间的长度。通常情况下，辅助翼弦128可等于任何合适的长度。例如，在一个实施例中，辅助翼弦128通常可等于小于主转子叶片102的最大翼弦(即前缘114和后缘116之间的最长翼弦120)的任何长度。但在本发明的特定实施例中，辅助翼弦128的长度可等于主转子叶片102的最大翼弦的0％到约50％，例如最大翼弦的约5％到约35％或最大翼弦120的约10％到约25％，以及介于所述范围之间的所有其他子范围。辅助叶片102也可包括根端130、尖端132和辅助翼展134，其中所述辅助翼展界定根端130和尖端132之间的长度。辅助翼展134通常可等于任何合适的长度。例如，在一个实施例中，辅助翼展134通常可等于小于主转子叶片102的翼展118的任何长度。
此外，尤其是如图3和图4所示，在一个实施例中，辅助叶片104通常可具有合适的气动轮廓或形状。例如，辅助叶片104可配置成弧面或对称翼型。在此类实施例中，辅助叶片104的上游边缘和下游边缘124、126通常分别对应于翼型件的前缘和后缘。如之前所述，辅助叶片104还可进行气动弹性裁剪，以增强辅助叶片的气动性能。或者，辅助叶片104可具有实质上的非气动轮廓或形状。例如，辅助叶片104可配置成相对扁平的板，且可具有大体上的矩形截面。
与主转子叶片102类似，辅助叶片104也可具有任何合适的外部和内部结构和/或部件。例如，辅助叶片可包括界定辅助叶片104的外表面的外壳136。外壳136可为单个壳，或者可包括多个壳部件。此外，辅助叶片104可包括内部结构部件，例如在相应主梁帽32之间延伸的一个或多个抗剪腹板30(图2)。但是，应了解，辅助叶片104的内部和外部结构和/或部件无需局限于本专利申请文件所揭示的结构和/或部件。相反，本发明的辅助叶片104可具有任何合适的内部和/或外部构造。
尤其是如图4所示，辅助叶片104设置在主转子叶片102的吸入侧112上，以防止或延迟出现在吸入侧112上的任何气流分离。通常情况下，辅助叶片104可按翼弦方向设置在沿主转子叶片102的翼弦120的任何合适位置。在一个实施例中，可设置辅助叶片104的位置，使得辅助叶片104的任何部分都未延伸到主转子叶片102的前缘114的上游的位置。因此，辅助叶片104的上游边缘124通常可与主转子叶片102的前缘114对齐，或设置在所述前缘的下游。在本发明的特定实施例中，辅助叶片104可沿主转子叶片102的翼弦120设置在主转子叶片102上对于每个相应翼弦120的最大厚度138处(即压力侧110和吸入侧112之间的最大距离)。
此外，在本发明的另一个实施例中，辅助叶片104可按翼弦方向设置在主转子叶片102的前缘114与未设置辅助叶片104时分离点36(图2)所在位置之间的某个位置处。例如，辅助叶片104可进行配置，以使辅助叶片104的上游边缘124或下游边缘126设置在分离点36的上游。如上所述，分离点36在转子叶片上的位置通常可能会因多种因素而有所不同。但是，现已发现，对于具有合理迎角的传统转子叶片，分离点36所在位置到前缘114的距离通常可等于或小于翼展118上指定点处的转子叶片翼弦的约50％。对于靠近主转子叶片102的叶根106的区域尤其如此。例如，假定主转子叶片102的前缘114定义为具有0％的翼弦长度，则分离点36通常可位于主转子叶片102的翼展118上指定点处的翼弦120的约0％到约50％处，例如翼弦120的约5％到约40％或翼弦120的约30％到约35％，以及所述范围之间的任何其他子范围。应了解，在替代实施例中，分离点所在位置到前缘114的距离可大于主转子叶片102的翼展118上指定点处的翼弦120的约50％。现已发现，通过将辅助叶片104的至少一部分置于分离点36的上游，辅助叶片104可有效地防止或延迟气流分离。
此外，辅助叶片104也可与主转子叶片102隔开，以便在辅助叶片104和主转子叶片102的吸入侧112之间形成间隙或通道140。如图4所示，在一个实施例中，辅助转子叶片104可相对于主转子叶片102的吸入侧112进行定向，以便通道140会聚于辅助叶片104的上游边缘124和下游边缘134之间。此类会聚的通道140通常可有助于沿着主转子叶片102的吸入侧112引导气流，且还可让空气在流经通道140时得到加速，从而增强主转子叶片102的提升或拖曳性能。但应了解，设在辅助叶片104和主转子叶片102之间的通道140无需是会聚的。例如，在另一个实施例中，辅助叶片104可相对于吸入侧112定向，以便通道140的高度142从辅助叶片104的上游边缘124到下游边缘134保持实质固定。或者，辅助叶片104可相对于主转子叶片102的吸入侧112定向，以便通道140在上游边缘和下游边缘124、134之间发散。
应了解，设在主转子叶片102和辅助叶片104之间的通道140通常可设置在距主转子叶片102的吸入侧112的任何合适高度142处。但是，在某些实施例中，通道140的平均高度142(即大约在辅助翼弦128的中点处的高度)可为在通道140的各翼展向位置处主转子叶片102相应翼弦120的约0％到约40％，例如每个翼展向位置处相应翼弦120的约5％到约30％，或每个翼展向位置处相应翼弦120的约10％到25％，以及所述范围之间的所有其他子范围。
还应了解，辅助叶片104通常可设置在任何合适的位置，且可在翼展向(即纵向)上在主转子叶片102的叶根106和叶尖108之间延伸任何长度。例如，在一个实施例中，辅助叶片104的辅助翼展134可实质上沿主转子叶片102的整个翼展118延伸。在其他实施例中，辅助叶片104的辅助翼展134可只沿着主转子叶片102的翼展118的一部分延伸。例如，已发现发生在主转子叶片102的吸入侧112上的气流分离在靠近叶根106的区域中尤其严重。因此，辅助叶片104可在翼展向上从大体靠近叶根106的位置延伸到距叶根106任何合适距离的、仍然可能发生气流分离的位置。例如，在特定实施例中，辅助叶片104可在翼展向上从大体靠近叶根106的位置延伸到距叶根106一定距离的位置，其中所述距离等于或小于主转子叶片102的翼展118的约50％，例如翼展118的约0％到约50％，或翼展118的约0％到约30％，或翼展118的约10％到约20％，以及所述范围之间的其他任何子范围。
仍参阅图3到图5，本发明的转子叶片组件100可进一步包括一个或多个支撑构件144、146，所述支撑构件经配置以将辅助叶片104安装和/或连接到主转子叶片102上。例如，如图4所示，第一支撑构件144可连接到辅助叶片104的根端130，且第二支撑构件146可连接到辅助叶片104的尖端132。但应了解，通常情况下，任意数量的支撑构件144、146可关联和/或连接到辅助叶片104的任何部分，以便让辅助叶片104安装和/或连接到主转子叶片102上。还应了解，支撑构件通常可包括任何合适的构件，所述构件经配置以相对于主转子叶片102支撑辅助叶片104，因此辅助叶片104和主转子叶片102的吸入侧112之间存在通道140。因此，支撑构件144、146可包括支撑杆、支撑架和/或其他任何合适的结构构件。
通常情况下，支撑构件144、146的第一末端148可连接到辅助叶片104，且第二末端150可连接到主转子叶片102的任何内部和/或外部部件。例如，支撑构件144、146可穿过设在主转子叶片102的外壳122中的开口152延伸，因此支撑构件144、146的第二末端150可连接到叶片102的内部部件，例如抗剪腹板30、主梁帽32(图2)，或其他任何合适的内部部件。
在一个实施例中，支撑构件144、146可经配置以将辅助叶片104连接到主转子叶片102，因此辅助叶片104相对于主转子叶片102的位置和/或方向即为固定的。或者，辅助叶片104的位置和/或方向可进行调整，以考虑到不同的风力/运行条件和/或控制器条件。例如，在某些实施例中，辅助叶片104相对于主转子叶片102的吸入侧112的位置可在翼弦向和/或其他任何方向上进行调整(例如通过调整辅助叶片104相对于主转子叶片102的位置以增加或减小通道140的高度142)。因此，如图5所示，支撑构件144、146的第二末端150可连接到用以调整辅助叶片104的位置的任何合适的位移装置154。位移装置154可转而固定到转子叶片102的内部部件，例如抗剪腹板30、主梁帽32(图2)，或其他任何合适的内部部件。
在一个实施例中，位移装置154可包括发动机、滑轮或其他任何合适的旋转位移机制，所述旋转移位机制可让辅助叶片104围绕支撑构件144、146的第二末端150旋转，以改变辅助叶片104相对于主转子叶片102的位置。或者，移位装置154可包括液压缸或气动缸、齿轮齿条副或任何合适的线性移位机制，所述线性移位机制可让支撑构件144、146和辅助叶片104在任何方向上(例如在翼弦向上)以线性方式移位和/或增加或减小通道140的高度142。应了解，在支撑构件144、146可旋转和/或线性移位的实施例中，主转子叶片102可经配置以适应此类移动。例如，如图4所示，主转子叶片102的吸入侧112中设有槽或细长开口152，以便支撑构件144、146相对于主转子叶片102移动。
应了解，在调整辅助叶片104的位置时，支撑构件144、146可经配置以彼此同时或同步地旋转、移位和/或以其他方式移动。作为补充或替代，支撑构件144、146可经配置以彼此独立地旋转、移位和/或以其他方式移动。
此外，在进一步实施例中，辅助叶片104相对于主转子叶片102的方向或桨距可通过将支撑构件144、146的第一末端148以旋转或枢转方式连接到辅助叶片104来进行调整。例如，如图5所示，辅助叶片104与每个支撑构件144、146的连接点处可设有枢轴点156，以便让辅助叶片104围绕支撑构件144、146枢转。在一个实施例中，枢轴点156可包括，例如，横轴或杆，所述横轴或杆连接到发动机(未图示)以有助于辅助叶片104围绕支撑构件144、146的枢转运动。或者，齿轮机制(未图示)可用于将支撑构件144、146的第一末端148以旋转方式连接到辅助叶片104。所属领域的一般技术人员应能够轻易了解可用于将支撑构件144、146的第一末端148以枢转或旋转方式连接到辅助叶片104的多种其他枢转或旋转连接机制/方法。
应了解，尽管本专利申请文件将辅助叶片104描述为安装和/或连接到主转子叶片102上，但作为替代，辅助叶片104可固定至风力机的其他任何合适的部件。例如，在另一个实施例中，辅助叶片104的叶根130可连接到风力机10的轮毂18(图1)。
现在参阅图6，图示的是根据本发明各方面内容的转子叶片组件200的另一个实施例的局部透视图。如图所示，转子叶片组件200包括主转子叶片202和设置在主转子叶片202的吸入侧212上的辅助叶片204。通常情况下，主转子叶片202和辅助叶片204可依据上文关于图3至图5的描述进行配置。但是，与上述的辅助叶片104不同，图6所示的辅助叶片204所具有的辅助翼弦228(延伸在上游边缘224和下游边缘226之间)沿辅助翼展234而长度有所不同。例如，如图所示，辅助翼弦228随着辅助叶片204在翼展向上从根端230向尖端232延伸而长度减小。或者，辅助翼弦228可设计成随着辅助叶片204在翼展向上从根端230向尖端232延伸而长度增加。
此外，如图示的实施例所示，辅助叶片204可安装或以其他方式连接到主转子叶片202，以使辅助叶片相对于主转子叶片202的大体翼展向倾斜或转向某一角度。当用于防止或延迟气流分离的最佳翼弦向位置随着沿主转子叶片202的翼展118(图3)的不同截面而不同时，可优选此类实施例。例如，在一个实施例中，最佳翼弦向位置可针对沿主转子叶片202的翼展118的任何特定翼弦220设置在主转子叶片202的最大厚度138(图5)处。因此，图示的配置可沿翼展118调整辅助叶片202的翼弦向位置，从而跟踪主转子叶片202的最大厚度138的位置。
如图6所示，在一个实施例中，辅助叶片204的上游边缘224和主转子叶片202的前缘214之间的距离260可随着辅助叶片204在翼展向上从根端230向尖端232延伸而增大。或者，辅助叶片204可进行配置，以使距离260随着辅助叶片204在翼展向上从根端230向尖端232延伸而减小。应了解，尽管图6所示的辅助叶片204具有实质线性配置，所述配置使得辅助叶片204的翼弦向位置在根端230和尖端232之间以固定比率变化，但辅助叶片204无需具有此类配置。例如，辅助叶片204可沿着辅助翼展234弯曲，以便让辅助叶片204的上游边缘224和主转子叶片202的前缘214之间的距离以非线性方式调整。或者，辅助叶片204可沿着辅助翼展234扭曲，以便让辅助叶片204相对于主转子叶片202的翼弦向位置变化。
现在参阅图7，图示的是风力机的转子叶片组件300的又一个实施例。如图所示，转子叶片组件300包括主转子叶片302和设置在主转子叶片302的吸入侧312上的多个辅助叶片，例如第一和第二辅助叶片304、305。通常情况下，主转子叶片302和辅助叶片304、305可依据上文关于图3至图6的描述进行配置。此外，应了解，尽管仅图示了两个辅助叶片304、305，但转子叶片组件300可包括设置在主转子叶片302的吸入侧312上的任意数量的辅助叶片。
如图7所示，在一个实施例中，每个辅助叶片304、305可具有不同的尺寸。例如，第一辅助叶片304所具有的辅助翼弦328和翼展334与第二辅助叶片305所具有的辅助翼弦329和翼展335可以不同。同样地，辅助叶片304、305可具有不同的形状。例如，第一辅助叶片304可具有实质上的气动截面(例如对称或弧面翼型)，而第二辅助叶片305可具有实质上的非气动截面(例如矩形截面)，或者相反。或者，辅助叶片304、305可配置成具有相同或类似的尺寸和/或形状。另外，辅助叶片304、305可配置成具有相对于主转子叶片302的相同或不同桨距，和/或相同或不同的通道140的高度142(图5)，所述通道设在辅助叶片304、305和主转子叶片302之间。
应了解，当本发明的转子叶片组件300中包括多个辅助叶片304、305时，辅助叶片304、305通常可设置在沿主转子叶片302的翼弦320的任何合适位置。但在本发明的特定实施例中，可优选将位于主转子叶片302上的最上游的辅助叶片(例如第一辅助叶片304)设置在主转子叶片302的前缘318和分离点36之间(图2)。在此类实施例中，位于最上游辅助叶片下游的辅助叶片(例如第二辅助叶片305)可设置在位于分离点36下游的任何合适位置。此外，应了解，在一个实施例中，辅助叶片304、305通常可在翼弦向上彼此隔开任何合适的距离362。但在本发明的特定实施例中，距离362可等于或小于主转子叶片302的最大翼弦的约50％，例如最大翼弦的约5％到约40％或最大翼弦的约20％到约30％，以及所述范围之间的其他任何子范围。或者，辅助叶片304、305可在翼展向上彼此隔开。例如，在特定实施例中，辅助叶片304、305通常可在翼弦向上对齐，且在翼展向上彼此隔开。
该专利申请文件使用了各种实例来揭示本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统、并实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书界定，并可包括所属领域的一般技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。

Claims (15)

1.一种风力机(10)的转子叶片组件(100)，包括：
主转子叶片(102)，所述主转子叶片(102)包括在前缘(114)和后缘(116)之间延伸的压力侧(110)和吸入侧(112)；以及
设置在所述主转子叶片(102)的所述吸入侧(112)上的辅助叶片(104)，所述辅助叶片(104)包括上游边缘(124)和下游边缘(126)，
其中所述辅助叶片(104)的所述上游边缘(124)位于所述主转子叶片(102)的所述前缘(114)的下游。
2.根据权利要求1所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述辅助叶片(104)具有以下项的其中之一：气动截面和非气动截面。
3.根据权利要求1所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述辅助叶片(104)与所述主转子叶片(102)间隔设置，所述辅助叶片(104)和所述主转子叶片(102)的所述吸入侧(112)之间形成通道(140)。
4.根据权利要求3所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述通道(140)会聚于所述辅助叶片(104)的所述上游边缘(124)和所述下游边缘(126)之间。
5.根据权利要求3所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述通道(140)的平均高度(142)为在所述通道(140)的各翼展向位置处所述主转子叶片(102)相应翼弦(120)的约0％到约40％。
6.根据权利要求1所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述辅助叶片(104)的所述上游边缘(124)位于所述主转子叶片(102)的所述前缘(114)和所述主转子叶片(102)的气流分离点(36)之间。
7.根据权利要求1所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述辅助叶片(104)具有在所述上游边缘(124)和所述下游边缘(126)之间的辅助翼弦(128)，所述辅助翼弦(128)等于所述主转子叶片(102)的最大翼弦(120)的约0％到约50％。
8.根据权利要求1所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述辅助叶片(104)具有在所述上游边缘(124)和所述下游边缘(126)之间的辅助翼弦(128)，所述辅助翼弦(128)随着所述辅助叶片(104)在大体翼展向上沿所述主转子叶片(102)延伸而变化。
9.根据权利要求1所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述辅助叶片(104)在大体翼展向上从大体靠近所述主转子叶片(102)的叶根(106)的位置延伸到距所述叶根(106)一定距离的位置，其中所述距离等于所述主转子叶片(102)的翼展(118)的0％到约50％。
10.根据权利要求1所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述辅助叶片(102)包括第一辅助叶片(304)和第二辅助叶片(305)，所述第一和第二辅助叶片(304、305)沿所述主转子叶片(102)的所述吸入侧(112)彼此间隔设置。
11.根据权利要求10所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述第一和第二辅助叶片(304、305)具备以下项中至少一项：不同的桨距和不同的通道(140)高度(142)，其中所述通道位于每个辅助叶片(304、305)和所述主转子叶片(102)之间。
12.根据权利要求1所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述辅助叶片(104)经配置以使所述辅助叶片(104)的所述上游边缘(124)和所述主转子叶片(102)的所述前缘(114)之间的距离随着所述辅助叶片(104)在大体翼展向上相对于所述主转子叶片(102)延伸而变化。
13.根据权利要求1所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述转子叶片组件进一步包括第一支撑构件(144)和第二支撑构件(146)，所述第一和第二支撑构件(144、146)经配置以将所述辅助叶片(104)连接到所述主转子叶片(102)。
14.根据权利要求1所述的转子叶片组件(100)，其特征在于，所述辅助叶片(104)的位置和桨距中至少一项可相对于所述主转子叶片(100)进行调整。
15.一种风力机(10)的转子叶片组件(100)，包括：
主转子叶片(102)，所述主转子叶片(102)包括在前缘(114)和后缘(116)之间延伸的压力侧(110)和吸入侧(112)；
辅助叶片(104)，所述辅助叶片设置在所述主转子叶片(102)的所述吸入侧(112)上且包括上游边缘(124)和下游边缘(126)，所述辅助叶片(104)经过配置，因此所述辅助叶片(104)和所述主转子叶片(102)的所述吸入侧(112)之间存在会聚的通道(140)；以及
支撑构件(144)，所述支撑构件(144)经配置以将所述辅助叶片(104)连接到所述主转子叶片(102)，
其中所述辅助叶片(104)位于所述主转子叶片(102)的所述前缘(114)和所述主转子叶片(102)的气流分离点(36)之间。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105917116A (zh) * 2014-01-27 2016-08-31 西门子公司 用于风力涡轮机叶片的双用途缝翼－扰流板
CN106438455A (zh) * 2016-11-18 2017-02-22 江苏省水利勘测设计研究院有限公司 一种带副翼的低空化系数轴流式叶片泵
CN108979952A (zh) * 2018-09-18 2018-12-11 国电联合动力技术有限公司 一种风力机叶片
CN110107450A (zh) * 2019-04-29 2019-08-09 上海理工大学 一种复合翼型风力机叶片

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2383465A1 (en) * 2010-04-27 2011-11-02 Lm Glasfiber A/S Wind turbine blade provided with a slat assembly
JP5734798B2 (ja) * 2011-09-15 2015-06-17 株式会社東芝 風力発電装置
US8777580B2 (en) * 2011-11-02 2014-07-15 Siemens Aktiengesellschaft Secondary airfoil mounted on stall fence on wind turbine blade
CN102434384A (zh) * 2011-11-11 2012-05-02 张向增 一种水平轴风力发电机组新型复合材料叶片
NL2007875C2 (en) * 2011-11-25 2013-05-28 Suzlon Blade Technology B V Blade for a wind turbine having a guide vane.
US9151270B2 (en) * 2012-04-03 2015-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Flatback slat for wind turbine
CN103334872B (zh) * 2013-06-08 2015-07-15 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 一种风力机叶片及风力机
EP2851554A1 (en) * 2013-09-18 2015-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement to reduce noise emission
US20150316025A1 (en) * 2014-05-01 2015-11-05 Siemens Energy, Inc. Aerodynamic device for a rotor blade of a wind turbine
US10094358B2 (en) * 2015-07-21 2018-10-09 Winnova Energy LLC Wind turbine blade with double airfoil profile
US10208733B2 (en) * 2016-07-19 2019-02-19 Michael L Barrows Tandem tip-joined rotor blade and hub coupling for passive pitch angle control
GB2556897A (en) * 2016-11-23 2018-06-13 New World Energy Entpr Ltd A rotatable augmentor for a wind turbine
EP3587798B1 (en) * 2018-06-27 2020-10-14 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Aerodynamic structure
EP3587799A1 (en) 2018-06-27 2020-01-01 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Aerodynamic structure
WO2020016418A1 (en) * 2018-07-20 2020-01-23 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno System and method for aerodynamic torsion damping of wind turbine rotor blade
CN111502907B (zh) * 2019-01-30 2022-03-01 上海电气风电集团股份有限公司 涡流发生器、风机叶片及包括其的风力发电机
CN113090442B (zh) * 2019-12-23 2022-09-06 江苏金风科技有限公司 可调节翼叶片、其控制方法、控制装置和风力发电机组
WO2024028710A1 (en) * 2022-08-05 2024-02-08 Ashutosh Brijlal Rathod Aerodynamic profile for improved efficiency

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US81047A (en) * 1868-08-11 Caleb whitmorb
US135811A (en) * 1873-02-11 Improvement in processes of purifying middlings
US1344496A (en) * 1917-10-06 1920-06-22 Albert L Flattum Aerial propeller
US2135887A (en) * 1935-06-07 1938-11-08 Fairey Charles Richard Blade for airscrews and the like
US2372481A (en) * 1942-10-12 1945-03-27 Gagas Stanley Helicopter
US2549760A (en) * 1949-04-14 1951-04-24 Adams George Kenneth Aerodynamic flap balance and auxiliary airfoil
US3038543A (en) * 1960-10-03 1962-06-12 Hudson Engineering Corp Air brake for wind driven propellers
US3244400A (en) * 1964-10-30 1966-04-05 Saunders Walter Selden Extended range cascade for torque converters and turbo-machinery
US3389879A (en) * 1965-10-22 1968-06-25 John J. Grebe Aircraft
DE2909244C2 (de) * 1979-03-09 1982-12-23 Dornier Gmbh, 7990 Friedrichshafen Verfahren und Vorrichtung zur Rollsteuerung von Luftfahrzeugen mittels Störklappen
US4461611A (en) * 1982-05-20 1984-07-24 United Technologies Corporation Helicopter rotor with blade trailing edge tabs responsive to control system loading
WO1985004930A1 (en) * 1984-04-26 1985-11-07 Sir Henry Lawson-Tancred, Sons & Co Ltd Wind turbine blades
JP2617281B2 (ja) * 1995-03-27 1997-06-04 株式会社コミュータヘリコプタ先進技術研究所 フラップ付きヘリコプタロータ
DK174261B1 (da) * 2000-09-29 2002-10-21 Bonus Energy As Anordning til brug ved regulering af luftstrømning omkring en vindmøllevinge
DE03815629T1 (de) * 2003-01-23 2006-04-13 Bell Helicopter Textron, Inc., Fort Worth Propellerblatt mit führungskantennut
US6840741B1 (en) * 2003-10-14 2005-01-11 Sikorsky Aircraft Corporation Leading edge slat airfoil for multi-element rotor blade airfoils
ES2324002B1 (es) * 2007-06-22 2010-05-13 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. Pala de aerogenerador con alerones deflectables.

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105917116A (zh) * 2014-01-27 2016-08-31 西门子公司 用于风力涡轮机叶片的双用途缝翼－扰流板
CN106438455A (zh) * 2016-11-18 2017-02-22 江苏省水利勘测设计研究院有限公司 一种带副翼的低空化系数轴流式叶片泵
CN108979952A (zh) * 2018-09-18 2018-12-11 国电联合动力技术有限公司 一种风力机叶片
CN110107450A (zh) * 2019-04-29 2019-08-09 上海理工大学 一种复合翼型风力机叶片

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