CN102918263A - 具有凹槽的风力涡轮机叶片 - Google Patents

具有凹槽的风力涡轮机叶片 Download PDF

Info

Publication number
CN102918263A
CN102918263A CN2011800266921A CN201180026692A CN102918263A CN 102918263 A CN102918263 A CN 102918263A CN 2011800266921 A CN2011800266921 A CN 2011800266921A CN 201180026692 A CN201180026692 A CN 201180026692A CN 102918263 A CN102918263 A CN 102918263A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
wind turbine
wind
groove
technology
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
CN2011800266921A
Other languages
English (en)
Inventor
塞奥佐罗斯·图拉斯
埃曼努埃尔·米哈利斯
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of CN102918263A publication Critical patent/CN102918263A/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
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • 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
    • 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
    • F05B2240/32—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor with roughened surface
    • 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
    • F05B2250/20—Geometry three-dimensional
    • F05B2250/24—Geometry three-dimensional ellipsoidal
    • F05B2250/241—Geometry three-dimensional ellipsoidal spherical
    • 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
    • F05B2250/20—Geometry three-dimensional
    • F05B2250/28—Geometry three-dimensional patterned
    • 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

一种风力涡轮机叶片(2)，其特征在于设置有半球形或多边形凹槽(3)，所述凹槽(3)尽可能多且尽可能彼此靠近地成排且相互交替地布置在整个叶片表面上。通过在叶片表面应用这种凹槽布置技术，实现了对特定空气动力学现象的控制，这有助于实现最可能的风的层流流动和稳定的叶片转动，使得质量和可靠性最大化，并实现经济且无噪声的风力涡轮机运行。由于叶片两侧压力差的显著程度的减小，实现了最终使电能产出最大化的更快的旋转(每分钟的旋转圈数更多)。

Description

具有凹槽的风力涡轮机叶片
技术领域
本发明涉及一种应用于布置在风力涡轮机塔上的转子上的水平轴风力涡轮机叶片的技术。
背景技术
这种类型的具有叶片的风力涡轮机是已知的，其由利用玻璃加强的轻塑料、铝、薄的木制层等已知的材料制成。叶片的背面相比于正面更弯曲一些。除了对风力涡轮机的性能具有关键影响的长度之外，诸如宽度、厚度以及重量之类的其他因素也会对特征在于空气动力学设计上的需求与耐久性之间的平衡的转动的最大化具有影响。
风力涡轮机叶片以特定的方式设计和制造，布置在转子上，以最大程度地利用使叶片转动的经过其中的风能。通过叶片在轴上的转动，由发电机将动能(转动能)转化为电能。通过仅受风带来的压力团和阵风的影响而引发和进行这些叶片的旋转。根据实施的比例，可以将转速判定为负面的(经济上无收益的或危险的)或正面的(合适且有用的)。在空气分子向旋转叶片的正面碰撞的过程中，风速下降，导致叶片正面压力升高，背面压力降低，由此产生了漩涡和涡流。当叶片以足够高的速度旋转时，会在叶片背面产生显著的漩涡和涡流，从而造成对旋转有不利影响的压力差(非均匀分布)，进而妨碍风力涡轮机的正常操作和性能。最初，叶片从正面接受风的空气动力学压力，并导致叶片旋转。之后，正是由于主要表现在叶片背面的所产生的压力差的作用，产生了不利的空气动力学现象(漩涡和涡流)，从而导致了转动减速以及其他不利于理想旋转的复杂情况。因此，这些后果包括对风力涡轮机运行的不利影响，无法使其性能最大化。风撞击叶片产生的湍流越大，则从叶片向风传输的能量也就越大，反之亦然。叶片与风之间的这种能量相互作用是空气动力学阻力。更具体地，其包括水平方向的风阻(阻力)以及竖直方向的或动态的风上升力(升力)。水平方向的风阻(阻力)与风向相反地作用，从而降低叶片的旋转速率，导致压力差。力(表现为阻力形式或压力阻力)从具有较大压力的区域(叶片正面)指向具有较小压力的区域(叶片背面)。
发明内容
本发明的优点为，将半球形的凹槽以特定的顺序布置在风力涡轮机的叶片上，这是一种直接借鉴于布置在高尔夫球上的半球形或多边形(如六边形)凹槽的技术。这一技术充分利用了空气动力学现象，风最初在叶片正面撞击叶片，穿过叶片，最后从叶片内流出。本发明最大程度地管理这一过程，并在这些位置形成合适且可控的层流空气流，使叶片旋转得更稳定，从而提供了高质量、可靠、经济且安静的风力涡轮机运转。
将高尔夫球中的凹槽布置技术等同地应用于风力涡轮机叶片表面，是为了重现最可能的层流空气流的形成，并最终以最有效的方式管理所伴随的进入叶片的和流出叶片的风。从而以可能的最大限度减小叶片两侧间的压力差。
本发明所述的风力涡轮机叶片是成功的，因为它能产生可能的最快速叶片旋转(每分钟的旋转圈数更多)，使电能产量达到最大。通过在叶片的正反两面应用这种凹槽布置技术，加强了对风的管理，同时使收益最大化，且更系统地减小了容易出现的漩涡和涡流，以最有效的方式减小了水平风阻(阻力)对叶片背面的负面影响，减小了压力。通过应用这一特殊凹槽布置技术，风力涡轮机叶片进行最高速转速、最有效地管理撞击并流入叶片中的风，并且可以平衡在叶片背面产生的漩涡和涡流，进而使升力达到最大。换言之，在相同的风力负载被传递到风力涡轮机的情况下，会产生更多的电能，这正与高尔夫球上的情况类似，而这是由已经应用并被证明很成功的凹槽布置技术带来的。这种凹槽被应用在高尔夫球的表面，或者是半球形、或者是多边形的凹槽，尽可能多且彼此尽可能靠近地布置成排且相互交替，以完全地覆盖球体表面且使平整的表面最小化。在球手使用球杆以相同的力度击打球体时，这种高尔夫球运动的距离要显著高于表面平整的老式高尔夫球所运动的距离。因此，在特定的风力作用于风力涡轮机叶片表面的情况下，当应用了如高尔夫球中那样的相同布局的特定凹槽布置技术时，叶片的旋转将最终达到最大。根据本发明的风力涡轮机叶片的特征在于，其表面应用了如高尔夫球那样的凹槽布置技术。凹槽可以完全覆盖叶片的表面，或者也可以仅仅覆盖背面，以仅使其能够有效地对抗阻力现象。
一种简单的在风力涡轮机叶片上体现这种特殊凹槽布置技术的方式根据本发明通过使用尽可能多(凹槽的数量与所覆盖的表面成比例)的半球形或多边形(如六边形)凹槽而实现，这些凹槽尽可能彼此紧密地布置成排且相互交替，产生相切的形式，覆盖整个叶片的正反两面，从而最大程度地利用并管理了风在正面的正面撞击期间以及风朝向背面运动期间发生的空气动力学现象，使得升力最大化，同时消除了不利的阻滞压力(阻力)。
通过将这种相对低廉的凹槽布置技术应用在已有的叶片表面上以及通过构建这种新型的叶片，显著改善了制造成本与能量产出的效益之比，并且，通过向风力涡轮机同时提供更经济、可控且有益的操作，还实现了更安静且通常更少故障的运行。
根据本发明的凹槽布置技术，允许在风力涡轮机叶片的表面上尽可能多地布置半球形或多边形凹槽，这些凹槽以彼此尽可能靠近的方式布置成排且相互交替，产生相切的形式，以使层流空气流及空气管理最大化，以降低正面阻力，因而使升力达到最大，使摩擦力达到最小，这是因为接下来的空气团的空气分子将会与捕获在这些凹槽中的之前的空气分子相接触，而不是直接接触叶片的有不利影响的平整表面或材料。
附图说明
图1示出了三个风力涡轮机叶片的主视图。
图2示出了叶片放大后的主视图。
图3示出了三个风力涡轮机叶片的后视图。
具体实施方式
参照附图描述在风力涡轮机叶片表面上应用凹槽布置技术的方法。风力涡轮机由转子(1)、叶片(2)、半球形凹槽(3)以及风力涡轮机塔(4)构成。凹槽根据叶片的表面尺寸以最高的数量并以理想的有效尺寸成排地布置在叶片的表面上，尽可能地彼此靠近且相互交替，产生相切的形式。
如附图所示，在叶片表面仅布置有大小相同的半球形凹槽。然而，这并不排除基于半球形凹槽布置技术布置的仅仅多边形凹槽(如六边形凹槽)的实施方式，这些多边形凹槽尽可能地彼此靠近，布置成排并且相互交替，产生相切的形式，从而在叶片的正反两面都完全覆盖叶片的表面。

Claims (4)

1.一种风力涡轮机叶片，在风力涡轮机塔(4)上具有转子(1)，所述叶片(2)设置有凹槽(3)，其特征在于，所述凹槽(3)仅为半球形或多边形(例如六边形)且布置在所述叶片的表面上，所述凹槽(3)尽可能多且尽可能彼此靠近地布置成排且相互交替，使得所述凹槽(3)彼此相切，在所述叶片的正反两面完全地覆盖所述叶片的表面。
2.如权利要求1所述的设置有半球形或多边形凹槽布置技术的风力涡轮机叶片，其特征在于，所述风力涡轮机叶片的表面被完全覆盖，以对来自叶片正面的移动的风的利用和管理实现最大化，通过利用特定的凹槽布置技术所带来的空气动力学优势，所述风力涡轮机叶片最大程度地发挥性能，同时实现了这些叶片的表面上以及穿过叶片和流出叶片时的最小的摩擦和空气的最大的层流流动，由于这种技术，实际上消除了叶片正反两面之间的压力差，同时阻力的比率被最小化，这种技术的结果在于，尽可能地实现了叶片旋转的最大化(每分钟的转动圈数更多)，因而产生更多电能。
3.如权利要求1所述的设置有半球形或多边形凹槽布置技术的风力涡轮机叶片，其特征在于，所述凹槽以完全覆盖叶片表面的精密设置来布置，以使对风的管理、空气分子的层流流动以及全部的风的质量扩散实现最大化，所述风力涡轮机叶片能够最大程度地利用和管理因风在叶片正面的正面撞击以及空气分子向叶片背面的转移期间而产生的空气动力学现象，以使升力最大化，同时消除了从叶片背面流出的风的不利的减速压力(阻力)。
4.如权利要求1所述的设置有半球形或多边形凹槽布置技术的风力涡轮机叶片，其特征在于，所述特定的技术能够仅应用于叶片背面的表面，因此所述技术仅仅针对阻力最小化。
CN2011800266921A 2010-09-01 2011-08-10 具有凹槽的风力涡轮机叶片 Pending CN102918263A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20100100474A GR1008803B (el) 2010-09-01 2010-09-01 Πτερυγια ανεμογεννητριας
GR20100100474 2010-09-01
PCT/GR2011/000033 WO2012028890A1 (en) 2010-09-01 2011-08-10 Wind turbine blades with dimples

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102918263A true CN102918263A (zh) 2013-02-06

Family

ID=44534493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800266921A Pending CN102918263A (zh) 2010-09-01 2011-08-10 具有凹槽的风力涡轮机叶片

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN102918263A (zh)
GR (1) GR1008803B (zh)
WO (1) WO2012028890A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105089924A (zh) * 2015-08-26 2015-11-25 陈海花 一种发电机叶片
CN116753111A (zh) * 2023-08-11 2023-09-15 南京永乐照明灯饰有限公司 一种增速平稳高效复合式风力发电叶片

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9475141B2 (en) 2011-08-04 2016-10-25 Milwaukee Electric Tool Corporation Reciprocating saw blade
USD688543S1 (en) 2012-03-20 2013-08-27 Milwaukee Electric Tool Corporation Saw blade
IES86162B2 (en) * 2012-08-09 2013-03-27 New World Energy Entpr Ltd Aerofoil blades
DE102014104466A1 (de) * 2014-03-28 2015-10-01 Rainer Marquardt Windkraftanlage für Hausdächer
USD729600S1 (en) 2014-05-06 2015-05-19 Milwaukee Electric Tool Corporation Saw blade
AU2016246617B2 (en) 2015-04-08 2020-03-19 Horton, Inc. Fan blade surface features
WO2017052371A1 (en) * 2015-09-21 2017-03-30 Home Turbine B.V. Device for converting wind energy into at least mechanical energy
NL1041491B1 (nl) * 2015-09-25 2017-04-19 Home Turbine B V Inrichting voor het omzetten van windenergie in althans mechanische energie.
ES2844592T3 (es) 2017-05-05 2021-07-22 Nordex Energy Se & Co Kg Punta de pala de rotor silenciosa
CN109386426A (zh) * 2017-08-09 2019-02-26 新疆工程学院 一种叶片后缘呈线性微孔状结构的风力机叶片及风力机
CN109386425A (zh) * 2017-08-09 2019-02-26 新疆工程学院 一种叶片前缘呈线性微孔状结构的风力机叶片及风力机
PL441284A1 (pl) * 2022-05-26 2023-11-27 Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Turbina wiatrowa o poziomej osi obrotu wirnika

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4872484A (en) * 1988-12-12 1989-10-10 John Hickey System for controlling the flow of a fluid medium relative to an object
EP1469198A1 (de) * 2003-04-17 2004-10-20 Eugen Radtke Auftriebsverbessernde Oberflächenstruktur für Windenergiekonverter
CN1705822A (zh) * 2002-10-22 2005-12-07 西门子公司 带有用于改善流动的结构化表面的风力发电设备
CN101029629A (zh) * 2005-11-17 2007-09-05 通用电气公司 用于具有空气动力学特征部件的风力涡轮机的转子叶片
CN101321949A (zh) * 2005-12-05 2008-12-10 Lm玻璃纤维制品有限公司 用于风力涡轮机转子的叶片

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7344353B2 (en) * 2005-05-13 2008-03-18 Arrowind Corporation Helical wind turbine
EP2031241A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-04 Lm Glasfiber A/S Blade for a rotor of a wind turbine provided with barrier generating means

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4872484A (en) * 1988-12-12 1989-10-10 John Hickey System for controlling the flow of a fluid medium relative to an object
CN1705822A (zh) * 2002-10-22 2005-12-07 西门子公司 带有用于改善流动的结构化表面的风力发电设备
EP1469198A1 (de) * 2003-04-17 2004-10-20 Eugen Radtke Auftriebsverbessernde Oberflächenstruktur für Windenergiekonverter
CN101029629A (zh) * 2005-11-17 2007-09-05 通用电气公司 用于具有空气动力学特征部件的风力涡轮机的转子叶片
CN101321949A (zh) * 2005-12-05 2008-12-10 Lm玻璃纤维制品有限公司 用于风力涡轮机转子的叶片

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105089924A (zh) * 2015-08-26 2015-11-25 陈海花 一种发电机叶片
CN116753111A (zh) * 2023-08-11 2023-09-15 南京永乐照明灯饰有限公司 一种增速平稳高效复合式风力发电叶片

Also Published As

Publication number Publication date
GR1008803B (el) 2016-07-01
GR20100100474A (el) 2012-04-30
WO2012028890A1 (en) 2012-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102918263A (zh) 具有凹槽的风力涡轮机叶片
US8061996B2 (en) Wind turbine blade planforms with twisted and tapered tips
US8618682B2 (en) Looped airfoil wind turbine
CN104364517B (zh) 扭转的叶片根部
CN103732912A (zh) 风帆涡轮机
JP2013540934A (ja) 最適化されたブレードを有し、風力および／または水力のために風／水を追跡するツインタービンシステム
CN105452648B (zh) 具有垂直轴升力型风力涡轮机的风力发电塔
CA2631416A1 (en) Blade for a wind turbine rotor
CN101451499A (zh) 恒向四象限全升力垂直轴风力发电机
CN103277246A (zh) 一种共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机
CN102418664B (zh) 逆风或逆水半周时桨叶自动顺桨垂直轴风力和水力发动机
US8419371B2 (en) Wind turbine blades with twisted and tapered tips
WO2021023004A1 (zh) 一种水平轴风力发电机
CN108603489A (zh) 风力涡轮机、其应用及在涡轮机中使用的叶片
CN105452649B (zh) 风力发电塔
CN102374116A (zh) 一种无阻力型风机或风力发电机
CN1587683B (zh) 多风轮强力发电机
CN205858565U (zh) 一种高效的风轮装置
CN103670969A (zh) 多能源发电装置
CN106014856A (zh) 一种高效的风轮装置
CN205955910U (zh) 一种叶片上具有拉绳和变桨装置的风电叶轮
CN103233783A (zh) 叶轮增压装置
TW201124620A (en) and vertical lift blades.
CN205592064U (zh) 叶片自动开闭的立轴风力发电机
CN206753808U (zh) 一种多风机叶片风机头的风力发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130206