專利名稱：風輪機葉片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包括具有特殊空氣動力學輪廓和翼型設計的風輪機葉 片的風輪機。更特別地，本發(fā)明涉及一種包含具有空氣動力學輪廓的風輪 機葉片的風輪機，該葉片已經被調節(jié)以減小相對于葉片的表面不規(guī)則性例 如灰塵、劃痕和制造變動的敏感性。
背景技術：
風輪機葉片的橫截面通常稱為輪廓。該葉片連接到放置在轉子中心的 軸轂。如圖l所示，該輪廓具有弦C和厚度t。輪廓的形狀例如弦和厚度的尺寸以及厚度與弦的比例隨著半徑r即轉子中心到葉片橫截面的距離改 變。通常，風輪機葉片翼面通過多個輪廓之間的插值形成。該葉片以及因 此各輪廓在操作期間相對于轉子平面旋轉。來風基本上垂直于轉子平面， 但是由于葉片在運動，所以來風的有效角和速度(即，與穩(wěn)定葉片相對應 的)依賴于葉片的轉速。如圖2所示，有效角也稱為迎角(x。如圖2所示， 輪廓受到的有效風速也稱為相對風速w。則。暫時性的表面不規(guī)則可以是例如鳥的糞便、昆蟲、塵粒、雨、雪、冰、 鹽等。永久性的不規(guī)則可以例如源自沒有被清除的暫時性的表面不規(guī)則， 或者在制造或處理期間例如經由刮蹭、模具不精確、油漆缺陷等發(fā)生。表面不規(guī)則的存在通常會導致一個或多個以下結果提升力減小、阻 力增加和聲發(fā)射增加，這些改變都是現(xiàn)代風輪機的葉片應用所不希望的。在風輪機葉片的使用壽命期間不可避免地存在一定數(shù)量和尺寸的表面不規(guī)則。因此，需要一種其中空氣動力性能受表面不規(guī)則的影響較小的風 輪機葉片和輪廓。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種改進的空氣動力學輪廓(剖面)和包含該輪 廓的風輪機葉片。該目的通過一種用于風輪機葉片的空氣動力學輪廓實現(xiàn)，該輪廓具有 吸力側和壓力側，這兩側在前緣和后緣處連接。這限定了輪廓的連續(xù)外表面。該輪廓還具有室(chamber),該室偏離弦線。該前緣具有弄圓(倒 圓)的形狀，并且在2%-弦處的厚度t2。,。c為弦的7%<^2%(:<弦的9%。 在優(yōu)選實施例中，在2。/。-弦處的厚度t2。/。c為弦的7.5%々2%(:<弦的8.5%。在本發(fā)明的另一個方面，根據(jù)本發(fā)明的并且適合于風輪機葉片的空氣 動力學輪廓具有吸力側和壓力側，這兩側在前緣和后緣處連接。這限定了 輪廓的連續(xù)外表面。該輪廓還具有室，該室偏離弦線。該前緣具有弄圓的 形狀，并且對于在輪廓的50%-弦和80%-弦之間的至少一個位置，輪廓的 吸力側的斜率處于第一線性插值和第二線性插值之間，該第一線性插值在 50%-弦處的-9%到80%-弦處的-16%之間，該第二線性插值在50%-弦處 的-4.5%到80%-弦處的-8%之間。在優(yōu)選實施例中，所述輪廓的在50%-弦到80%-弦的范圍的一個或多個部分，例如該范圍的四分之一、 一半或者 最優(yōu)選地基本全部范圍位于所述第 一線性插值和所述第二線性插值之間。本發(fā)明的另 一方面涉及一種風輪機葉片，該風輪機葉片包含至少一個 根據(jù)本發(fā)明的其它方面的輪廓。本發(fā)明的還一方面涉及一種風輪機，該風輪機包含具有至少一個根據(jù) 本發(fā)明的其它方面的輪廓的風輪機葉片。


下面將參照示例性實施例以及附圖更充分地說明本發(fā)明，在附圖中 圖l示出風輪機葉片的輪廓；圖2示出在來風下的輪廓；圖3示出輪廓前緣的設計準則；圖4示出輪廓吸力側的"^殳計準則，以及圖5示出輪廓的弦線和室線。所有附圖是高度示意性的并且不一定按比例繪制，它們僅示出解釋本 發(fā)明所必需的部件，其它部件被省略或僅被提及。
具體實施方式
如圖1所示的空氣動力學輪廓6具有根據(jù)來風(見圖2)和輪廓的形 狀定義的吸力側8和壓力側10。輪廓的前部被指定為前緣12，并且輪廓的 遠離該前緣的端部被指定為后緣14。定義半徑％在文中是指對應于葉片的縱向長度的相同百分比的葉片部分。 該部分不需要是連續(xù)的，而是可由輪廓的幾個局部構成。例如，當轉子半 徑為50米時，50半徑％相當于葉片的25米，并且50半徑％可例如由5 米的葉片根部以及葉片尖端的最外面5米以及葉片中部的15米構成。%-弦在此是指距輪廓前緣的距離。例如，在50%-弦到80%-弦之間的 范圍的一半或50%對應于總的弦長度的15%,并且該范圍的50%可例如 由50%-弦到55%-弦以及65%-弦到75%-弦構成。弦在此是指前緣和后緣之間的直線。因此，在％-弦的一個或多個范圍 中，弦可能位于空氣動力學輪廓外部。這在示出示意性的風輪機輪廓6的 示例的圖5內可觀察到，該圖中示出弦線18和室線(chamberline) 16。室線在此是指沿吸力側和壓力側的平均坐標行進的從前緣到后緣的 線。因此，在前緣和后緣之間，室線總是位于空氣動力學輪廓內。這在示 出示意性風輪才賺廓6的示例的圖5內也可觀察到，該圖中示出弦線18 和室線16。還應觀察到，對于高性能風輪機例如具有至少一個葉片且具有 大約60米的轉子直徑的風輪機、尤其是對于具有大于80米的轉子直徑的 風輪機，具有其中弦線偏離室線的輪廓是尤其有利的。這主要是基于以下事實，即對稱輪廓(即，室線=弦線)甚至在理論上都不能設計成具有非常 高的提升系數(shù)CL，因此用于較大的風輪機葉片的輪廓具有偏離的室線和弦 線以實現(xiàn)高提升，即高Cl。較大的風輪機葉片發(fā)生故障的一個主要原因是疲勞。疲勞在很大程度 上受弦的大小控制，這是因為弦越大，風輪機葉片就更易于發(fā)生疲勞破裂。 因此非常希望利用具有高提升系數(shù)及較短的弦的空氣動力學輪廓，而對稱 輪廓不適合于大型風輪機。應當看到，輪廓的偏離弦線的室在此是指室線和弦線在前緣和后緣的至少兩個位置之間沿垂直于弦線的方向偏離弦線的至少1.5%。在優(yōu)選實施 例中，在前緣和后緣之間的范圍的至少10%中、更優(yōu)選地在該范圍的至少 20%內且最優(yōu)選地在至少30%內，室線沿垂直于弦線的方向偏離弦線長度 的至少1.5%。在另一優(yōu)選實施例中，室線在前緣和后緣之間的至少一個點 沿垂直于該弦線的方向至少偏離弦長度的至少3%。在還優(yōu)選實施例中， 在前緣和后緣之間的范圍的至少10%中、更優(yōu)選地在該范圍的至少20%內 且最優(yōu)選地在至少30%內，室線沿垂直于弦線的方向偏離弦線長度的至少 3%。其中在弦線和室線之間具有較大偏離的輪廓以及其中偏離是較大的范 圍的輪廓用于更加不對稱的輪廓，因此用于具有更高提升系數(shù)的輪廓。在 圖1中，室線和弦線之間的偏離由箭頭20指示。前緣的弄圓的形狀在此是指從弦線到吸力側的距離對弦-%的一階導 數(shù)以及從弦線到壓力側的距離對弦-%的 一 階導數(shù)在包括最前緣到大約 5%-弦的前緣范圍內是連續(xù)的。鈍頭前緣已經發(fā)現(xiàn)，可通過仔細設計的鈍頭前緣控制前緣處的壓力升高，該鈍 頭前緣確保當沖角接近對應于最大提升系數(shù)cLmax的連接角時該吸力側自 然過渡點移動到最前緣，在該自然過渡點氣流從層流轉變?yōu)橥牧?，該連接 也稱為otmax。由前緣的不規(guī)則導致的過早過渡將被自然過渡點的非?？壳?的位置消除。從這些設計考慮開始，發(fā)明了在相對于表面不規(guī)則的敏感性方面優(yōu)于 先前已知的輪廓的空氣動力學輪廓。這導致根據(jù)本發(fā)明的空氣動力學輪廓 具有吸力側和壓力側，這兩側在前緣和后緣處連接，從而形成輪廓的連續(xù) 外表面。此外，輪廓的室如上所述地偏離弦線。前緣區(qū)域是弄圓的，從而 吸力側以及壓力側的斜度是連續(xù)的。實驗已經示出，對于這種輪廓，前緣的2弦-%處的輪廓的厚度在弦長度的7%-9%之間是非常有利的，該厚度 即遠離該前緣的0.02弦處的厚度，該厚度也稱為t2%c。具體的，在2弦-% 處的厚度在弦的7.5%々2%<:<弦的8.5%的范圍內祐發(fā)現(xiàn)是有利的，其相對 于表面不規(guī)則具有非常低的敏感性。圖3A和B內示出這些范圍。應當看 到，該有利的在2弦-%處的輪廓的厚度不一定關于弦線對稱。在圖3中， 厚度范圍被繪制成是對稱的，即對應于壓力側和吸力側的從弦線到所要求 的范圍的距離是對稱的。但是，已經發(fā)現(xiàn)一如在權利要求內反映出的一在 本發(fā)明的此方面的重要特征是壓力側和吸力側之間的總距離，而不是弦線 是否略微遠離任何一側。實驗工作還顯示，作為替代，非常有利的輪廓可限定為在前緣的3弦 -%處的輪廓厚度在弦的8%<^3%(:<弦的10%的范圍內。具體的，弦的 8.5。/?！磘;3。/。c〈弦的9.5%的范圍有利地相對于表面不規(guī)則具有非常低的敏感 性。圖3C和3D內示出這種范圍的示例。此外，實驗工作還顯示，非常接近非常有利的輪廓的前緣的區(qū)域可限 定為在前緣的1弦-%處的輪廓厚度在弦的5%々1%(:<弦的7%的范圍內。 具體的，弦的5.3%々1%<:<弦的6.7%的范圍有利地對于表面不規(guī)則具有非 常低的敏感性。圖3E和3F內示出這種范圍的示例?；蛘?，在考慮到輪廓應具有弄圓的前緣的同時，前緣的相關形狀可限 定為處在輪廓應設置在其中的在兩個半圓之間的區(qū)域內。實驗工作已經示 出，在前緣附近和輪廓的2弦-%之間的輪廓處于弦的4%的曲率半徑和弦 的10%的曲率半徑之間的范圍內時，相對于表面不規(guī)則的敏感性低。由于 曲率半徑在正前緣處消失，所以引入術語"前緣附近"。"前緣附近，，在 此是指大約0.25弦-%。圖3G內示出這些范圍。應當看出，輪廓并不需要與曲率半徑相對應，而僅需在該范圍的區(qū)域半徑界限之間的范圍內。但是， 很明顯還應用輪廓應當弄圓(見上文)的要求。已發(fā)現(xiàn)，當對應于輪廓的0.25弦-%到2弦-%的前緣在弦的4.5%的曲率半徑和弦的9%的曲率半徑 之間是尤其有利，因為這會導致尤其低的相對于表面不規(guī)則的敏感性。圖 3H內示出這些范圍。此外，實驗工作還顯示，非常有利的輪廓的非常接近前緣的區(qū)域可限 定為，在前緣附近和輪廓的1弦-%之間的輪廓在弦的3.5%的曲率半徑和 弦的9%的曲率半徑之間。由于曲率半徑在正前緣處基本消失，所以引入 術語"前緣附近"。"前緣附近，，在此是指大約0.25弦-%。這樣可得到相 對于表面不規(guī)則的敏感性非常低的輪廓。在尤其有利的實施例中，在輪廓 的0.25弦-%和1弦-%之間的輪廓在弦的4%的曲率半徑和弦的8%的曲率 半徑之間。圖31和J內示出這些區(qū)域。吸力側的平坦"背面"已經發(fā)現(xiàn)，另一個重要的設計要素是仔細確定在最厚的位置之后的翼 型吸力側的形狀，以便壓力恢復區(qū)域不會由于WI度導致邊界層的厚度增 加而過早地分離，該厚度增加將減小cLmax。實驗工作令人驚訝地示出，總厚度和吸力側的厚度即弦線到吸力側的 距離都不是關于減小cLmax尤其相對于輪廓的表面不規(guī)則的敏感性的主要 參數(shù)，而吸力側的斜率是主要參數(shù)。該實驗工作涉及根據(jù)本發(fā)明的空氣動 力學輪廓，該輪廓具有吸力側和壓力側，這兩側在前緣和后緣處連接從而 形成輪廓的連續(xù)外表面。此外，輪廓的室如上所述地偏離弦線。前緣區(qū)域 是弄圓的，從而吸力側和壓力側的斜率是連續(xù)的。具體地，已經發(fā)現(xiàn)，在 所述輪廓的50%-弦和80%-弦之間的至少一個位置，該輪廓的吸力側的斜 率設置在由兩個線性插值限定的區(qū)域內第一線性插值由50%-弦處的-9% 的斜率和80%-弦處的-16%的斜率限定，而第二線性插值由50%-弦處的 -4.5%的斜率和80%-弦處的-8%的斜率限定。圖4A中示出第一和第二線 性插值以指示其中應設置一個或多個輪廓的區(qū)域。還發(fā)現(xiàn)，當壓力側斜率的較大部分處于在50%-弦和80%-弦之間由第一和第二插值限定的范圍內 時，過早分離的趨勢將大大降低。例如，50%-弦和80%-弦之間的范圍的 至少四分之一可在第一和第二插值之間，但是在該范圍內的吸力側的更大 部分例如該范圍的一半、該范圍的至少90%或者最有利的吸力側的基本全 部相關范圍位于該第一和第二線性插值之間。更高的范圍百分比基本上即 使對于比較高的表面不規(guī)則仍可防止過早分離，因此非常有利。實驗工作還顯示，對于根據(jù)本發(fā)明的尤其優(yōu)選的實施例，第一線性插 值重新限定為在50%-弦處的-8%的斜率和在80%-弦處的-14%的斜率，并 且第二線性插值重新限定為在50%-弦處的-5%的斜率和在80%-弦處的 -8.5%的斜率。圖4B中示出重新限定的第一和第二線性插值以便示出一個 或多個輪廓應被設置在其中的區(qū)域。在此實施例中，關于壓力側斜率的較 大部分位于在50%-弦和80%-弦之間由第一和第二插值限定的范圍內的考 慮也是非常有利的，因為過早分離的趨勢被進一步降低。鈍頭前緣和吸力側的平坦"背面"的組合如前文已經說明的，關于最前緣的形狀即前緣的鈍度的考慮和關于吸 力側的形狀即輪廓的"背面"的平坦性的考慮各自與設計相對于表面不規(guī) 則具有低敏感性的輪廓的考慮有關。但是，令人驚訝地，已經發(fā)現(xiàn)，通過 組合最前緣的設計準則和吸力側的設計準則，可減小相對于表面不規(guī)則的 敏感性，該減小的程度將超出這些設計準則可單獨實現(xiàn)的程度。組合輪廓可例如定義為風輪機葉片的空氣動力學輪廓，所述輪廓具有吸力側和壓力側，這兩 側在前緣和后緣處連接以形成輪廓的連續(xù)外表面，其中 -輪廓的室偏離弦線， -前緣具有弄圓的形狀，-前緣的2弦-%處的厚度為弦的7%<^2%0:<弦的9%;優(yōu)選為弦的7，5%<t2%c <弦的8.5%，以及 畫對于在所述輪廓的50%畫弦和80%畫弦之間的至少一個位置，該輪廓的吸力側的斜率在第一和第二線性插值之間，該第一線性插值在50%-弦處的-9%到80%-弦處的-6%之間，該第二線性插值在 50%-弦處的-4.5%到80%-弦處的-8%之間，優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少四分之一處于所 述第一線性插值和所述第二線性插值之間，更優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少一半處于所述 第一線性插值和所述第二線性插值之間，更優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少卯％處于所述 第一線性插值和所述第二線性插值之間，并且最優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍基本上全部處于所述 第一線性插值和所述第二線性插值之間。基于此示例，本領域技術人員可得出根據(jù)本發(fā)明權利要求的其它組合。此外，已經發(fā)現(xiàn)，由于組合導致相對于表面不規(guī)則的敏感性減小，所 以在保持低的相對于表面不規(guī)則的敏感性的同時，設計準則可略寬松。本 發(fā)明的此方面的優(yōu)選實施例涉及用于風輪機葉片的空氣動力學輪廓，其中 該輪廓具有吸力側和壓力側，這兩側在前緣和后緣處連接從而形成輪廓的 連續(xù)外表面。該輪廓還具有偏離弦線的室線，并且前緣具有弄圓的形狀。 對于前緣，在前緣附近和輪廓的2弦-%之間的輪廓處于弦的2%的曲率半 徑和弦的8%的曲率半徑之間的范圍內。由于曲率半徑在最前緣處基本消 失，所以已經引4述"前緣附近"。"前緣附近"在此是指大約0,25弦 -%。對于輪廓的吸力側的斜率，在所述輪廓的50%-弦和80%-弦之間的至 少一個位置，該斜率位于50%-弦處的-11%到80%-弦處的-18%之間的第 一線性插值與50%-弦處的-4.5%到80%-弦處的-8%之間的第二線性插值 之間。在優(yōu)選實施例中，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少四分 之一在所述第一線性插值和所述第二線性插值之間。在另 一優(yōu)選實施例中， 所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少一半在所述第一線性插值和所 述第二線性插值之間，并且更優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范 圍的至少卯％在所述第一線性插值和所述第二線性插值之間。對于最優(yōu)選的實施例，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍基本全部在所述第一線性 插值和所述第二線性插值之間。對于鈍頭前緣與平坦吸力側的組合，在基于保持低的相對于表面不規(guī)則的敏感性的同時而使設計準則略寬松的替代實施例中，該實施例涉;sj(i 輪機葉片用的空氣動力學輪廓，其中該輪廓具有吸力側和壓力側，這兩側 在前緣和后緣處連接從而形成輪廓的連續(xù)外表面。該輪廓還具有偏離弦線的室線，并且前緣具有弄圓的形狀。對于前緣，在前緣附近和輪廓的2弦 -%之間的輪廓處于弦的4%的曲率半徑和弦的10%的曲率半徑之間的范圍 內。由于曲率半徑在最前緣處基本消失，所以已經引7^述"前緣附近"。 "前緣附近"在此是指大約0.25弦-%。對于輪廓的吸力側的斜率，在所述 輪廓的50%-弦和80%-弦之間的至少一個位置，該斜率處于50%-弦處的 -14%到80%-弦處的-20%之間的第一線性插值與50%-弦處的國6%到80%畫 弦處的-10%之間的第二線性插值之間。在優(yōu)選實施例中，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少四分之一在所述第一線性插值和所述第二線性 插值之間。在另一優(yōu)選實施例中，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的 至少一半在所述第一線性插值和所述第二線性插值之間，并且更優(yōu)選地， 所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少90%在所述第一線性插值和所 述第二線性插值之間。對于最優(yōu)選的實施例，所述輪廓的50%-弦到80%畫 弦的范圍基本全部在所述第 一線性插值和所述第二線性插值之間。此設計 使得輪廓具有更高的厚度，這使得可通過具有更多的加固空間而獲得在結 構上更可接受的葉片。此外，已經發(fā)現(xiàn)當鈍頭前緣與吸力側的平坦"背面"組合時，其中設 計考慮非常有利的厚度到弦的范圍增加到低于弦的24%的任何輪廓厚度。 特別地，已經發(fā)現(xiàn)，對于高于弦的13%且小于弦的24%的輪廓厚度，該組 合可提供非常好的輪廓。由于相對于表面不規(guī)則的敏感性對于風輪機葉片 的外部部分尤其重要，所以此輪廓對于弦的13%到弦的18%之間的輪廓厚 度尤其有利。其它方面根據(jù)本發(fā)明的輪廓尤其適合于葉片的最外部部分，因為該最外部部分 與相對于表面不規(guī)則的敏感性的減小的關聯(lián)性最強。首先，葉片的外部部 分生成大部分能量，因此在此葉片部分內的CL,的減小將大大降^f氐風輪機 的能量輸出。其次，葉片的外部部分在使用壽命期間更加易于形成表面不 規(guī)則。這主要是由在運行期間葉片的外部部分的前緣的高速率導致的。最 后，聲音發(fā)射非常依賴于葉片相對于表面不規(guī)則的敏感性。通常，高功率 風輪機葉片被設計成在噪聲發(fā)射限度附近運行，因而噪聲發(fā)射的增加是不 可接受的。因此，根據(jù)本發(fā)明的輪廓有利地具有小于弦的18。/。的輪廓厚度t。在 尤其有利的輪廓中，輪廓的厚度小于弦的17%，更優(yōu)選地，該輪廓的厚度 在弦的13%和弦的16%之間。根據(jù)本發(fā)明的輪廓的在葉片的最外部部分附近的有利設置在如前文所 述的相同理論下也尤其適合。在本發(fā)明的非常有利的實施例中，輪廓設置 在葉片的最外部25半徑-%內。在另一實施例中，根據(jù)本發(fā)明的輪廓設置 在葉片的至少20半徑-%內。葉片的至少20半徑-%可有利地設置在葉片 的最外部50%內。在風輪機葉片的尤其有利的實施例中，該葉片包含用于葉片的至少40 半徑-%的根據(jù)本發(fā)明的輪廓。由于根據(jù)本發(fā)明的輪廓與風輪機葉片內的在 遠離葉片才艮部部分處的應用尤其相關，所以有利地，具有本發(fā)明的輪廓的 至少40半徑-%用于葉片半徑r-轉子半徑R的30%-90%之間。當考慮根據(jù)本發(fā)明的輪廓的設計時，還有利地努力獲得具有低比實度 (specific solidity )的輪廓。低半徑比實度導致疲勞和極端負荷減小。此夕卜，低比實度輪廓需要非常高的CL咖x以實現(xiàn)足夠高的能量效率。因此，低比實度輪廓對于cLmax的減小尤其敏感，該減小是由于在使用壽命期間不可避免 地存在表面不規(guī)則引起的。因此，組合低比實度輪廓與鈍頭前緣和/或吸力 側的平坦"背面"尤其有利。由于根據(jù)本發(fā)明的輪廓限制了輪廓的形狀，因此增加了加強強度以及相對于葉片的中心線的可能設置的需要，尤其有利地使用碳纖維至少部分 地加強根據(jù)本發(fā)明的葉片，這是因為這些纖維與大小和重量相比非常牢固 并因此可得到高度的結構柔性。葉片還包括其它類型的加強件例如玻璃纖 維、天然纖維例如大麻纖維等。但是，優(yōu)選地，位于風輪機葉片的至少一 部分內的主要加強纖維是碳纖維。這種碳纖維優(yōu)選地作為拉擠或帶壓的硫 化部件提供，因為這使得可實現(xiàn)更簡單的制造過程和高度對齊的纖維。本發(fā)明的另 一個方面涉及一種包含根據(jù)本發(fā)明的風輪機葉片的風輪 機。這種風輪機是有利地，因為該風輪機在使用壽命期間具有更加可靠的 性能并且葉片所需的維修較少。相對于表面不規(guī)則的敏感性減小意味著提 升隨著時間更加可靠，并且基本可防止或者至少大大降低性能惡化。該輪廓尤其適合于俯仰調節(jié)式、具有可變轉子轉速并且轉子直徑至少為60米且優(yōu)選至少80米的風輪機，但是該輪廓還可用于例如失速調節(jié)風 輪機。葉片根部附近的狀況葉片根部部分處的翼面主要由結構考慮控制。這是可接受的，因為此部分M蓋總的動力生成的較小部分。因此，本發(fā)明主要針對葉片的外部 40-98半徑-%，并且尤其針對葉片的外部50-95半徑-%，但是該考慮在一 些情況下類似地可應用于才艮部部分。應觀察到，除非本領域技術人員可馬上認識到所得實施例在物理上不 可行，否則來自文中所述的本發(fā)明的實施例或示例以及其顯而易見的變型 的單個特征或調整組合可與文中所述的其它實施例的特征組合或交換。標號列表6 風輪機輪廓8 吸力側9 壓力側 12 前緣 14 后緣 16 室線 18 弦線20 室線和弦線之間的偏離22 來風a 迎角
權利要求
1.一種用于風輪機葉片的空氣動力學輪廓，所述輪廓具有吸力側和壓力側，這兩側在前緣和后緣處連接，從而形成該輪廓的連續(xù)外表面，其中-所述輪廓的室線偏離弦線，-所述前緣具有弄圓的形狀，以及-所述前緣的2弦-％處的厚度為弦的7％＜t2％C＜弦的9％，優(yōu)選地為弦的7.5％＜t2％C＜弦的8.5％。
2. 根據(jù)權利要求l的空氣動力學輪廓，其特征在于，所述前緣的3 弦-%處的厚度為弦的8%々3%0:<弦的10%;優(yōu)選為弦的8.5%<t3%c<^《 的9.5%。
3. 根據(jù)權利要求1或2的空氣動力學輪廓，其特征在于，所述前緣 的1弦-%處的厚度為弦的5%<^1%<:<弦的7%;優(yōu)選為弦的5.3%<t1%c< 弦的6.7%。
4. 一種用于風輪機葉片的空氣動力學輪廓，所述輪廓具有吸力側和 壓力側，這兩側在前緣和后緣處連接，從而形成該輪廓的連續(xù)外表面，其 中-所述輪廓的室線偏離弦線，-所述前緣具有弄圓的形狀，以及畫所述輪廓的在0.25弦-%和2弦-%之間的輪廓處于弦的4%的曲率半 徑至弦的10%的曲率半徑的范圍內；優(yōu)選地，所述輪廓的在0.25弦-% 和2弦-%之間的輪廓處于弦的4.5%的曲率半徑至弦的9%的曲率半徑 的范圍內。
5. —種用于風輪機葉片的空氣動力學輪廓，所述輪廓具有吸力側和 壓力側，這兩側在前緣和后緣處連接，從而形成該輪廓的連續(xù)外表面，其 中-所述輪廓的室線偏離弦線，-所述前緣具有弄圓的形狀，以及-所述輪廓的在0.25弦-%和1弦-%之間的輪廓處于弦的3.5%的曲率 半徑至弦的9%的曲率半徑的范圍內；優(yōu)選地，所述輪廓的在0.25弦 畫％和1弦-%之間的輪廓處于弦的4。/。的曲率半徑至弦的8%的曲率半 徑的范圍內。
6. —種用于風輪機葉片的空氣動力學輪廓，所述輪廓具有吸力側和 壓力側，這兩側在前緣和后緣處連接，從而形成該輪廓的連續(xù)外表面，其 中-所述輪廓的室線偏離弦線，-所述前緣具有弄圓的形狀，以及國對于在所述輪廓的50%-弦和80%-弦之間的至少一個位置，該輪廓 的吸力側的斜率處于第一線性插值和第二線性插值之間，該第一線性 插值在50%-弦處的-9%到80%-弦處的-16%之間，該第二線性插值在 50%-弦處的-4.5%到80%-弦處的-8°/。之間，優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少四分之一在所述第一線性插值和所述第二線性插值之間，更優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少一半在所述 第一線性插值和所述第二線性插值之間，還更優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少卯％在 所述第一線性插值和所述第二線性插值之間，以及 最優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍基本全部在所述第 一線性插值和所述第二線性插值之間。
7. —種用于風輪機葉片的空氣動力學輪廓，所述輪廓具有吸力側和 壓力側，這兩側在前緣和后緣處連接，從而形成該輪廓的連續(xù)外表面，其 中-所述輪廓的室線偏離弦線，-所述前緣具有弄圓的形狀，以及畫對于在所述輪廓的50%-弦和80%-弦之間的至少一個位置，該輪廓的吸力側的斜率處于第一線性插值和第二線性插值之間，該第一線性插值在50%-弦處的-8%到80%-弦處的-14%之間，該第二線性插值在 50%-弦處的-5%到80%-弦處的-8.5%之間，優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少四分之一在所述第一線性插值和所述第二線性插值之間，更優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少一半在所述 第一線性插值和所述第二線性插值之間，還更優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少卯％在 所述第一線性插值和所述第二線性插值之間，以及 最優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍基本全部在所述第 一線性插值和所述第二線性插值之間。
8. 根據(jù)權利要求1至4中任一項的空氣動力學輪廓，其結合權利要 求6或7。
9. 根據(jù)權利要求1至7中任一項的空氣動力學輪廓，其特征在于， 輪廓厚度小于弦的18%;優(yōu)選地，輪廓厚度小于弦的17%;更優(yōu)選地，輪 廓厚度在弦的13%和弦的16%之間。
10. —種用于風輪機葉片的空氣動力學輪廓，所述輪廓具有吸力側和 壓力側，這兩側在前緣和后緣處連接，從而形成該輪廓的連續(xù)外表面，其 中-所述輪廓的室線偏離弦線， -所述前緣具有弄圓的形狀，-所述輪廓的在0.25弦-%和2弦-%之間的輪廓處于弦的2%的曲率半 徑和弦的8。/。的曲率半徑之間的范圍內，以及-對于在所述輪廓的50%-弦和80%-弦之間的至少一個位置，該輪廓 的吸力側的斜率處于第一線性插值和第二線性插值之間，該第一線性 插值在50%-弦處的-11%到80%-弦處的-18%之間，該第二線性插值 在50%-弦處的-4.5%到80%-弦處的-8%之間，優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少四分之一在所述第一線性插值和所述第二線性插值之間，更優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少一半在所述 第一線性插值和所述第二線性插值之間，還更優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少卯％在 所述第一線性插值和所述第二線性插值之間，以及 最優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍基本全部在所述第 一線性插值和所述第二線性插值之間。
11. 一種用于風輪機葉片的空氣動力學輪廓，所述輪廓具有吸力側和 壓力側，這兩側在前緣和后緣處連接，從而形成該輪廓的連續(xù)外表面，其 中-所述輪廓的室線偏離弦線， -所述前緣具有弄圓的形狀，-所述輪廓的在0.25弦-%和2弦-%之間的輪廓處于弦的4%的曲率半 徑至弦的10%的曲率半徑的范圍內，以及誦對于在所述輪廓的50%-弦和80%-弦之間的至少一個位置，該輪廓 的吸力側的斜率在第一線性插值和第二線性插值之間，該第一線性插 值在50%-弦處的-14%到80%-弦處的-20%之間，該第二線性插值在 50%-弦處的-6%到80%-弦處的-10%之間，優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少四分之一在所述第一線性插值和所述第二線性插值之間，更優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少一半在所述 第一線性插值和所述第二線性插值之間，還更優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍的至少卯％在 所述第一線性插值和所述第二線性插值之間，以及 最優(yōu)選地，所述輪廓的50%-弦到80%-弦的范圍基本全部在所述第 一線性插值和所述第二線性插值之間。
12. 根據(jù)權利要求10或11的空氣動力學輪廓，其特征在于，輪廓厚 度小于弦的24%;優(yōu)選地，輪廓厚度大于弦的13%并且小于弦的24%;更優(yōu)選地，輪廓厚度大于弦的13%并且小于弦的18%。
13. —種風輪機葉片，包含根據(jù)權利要求1至12中任一項的輪廓， 優(yōu)選該輪廓設置在所述葉片的外部25半徑-%處。
14. 一種風^"機葉片，在該葉片的至少20半徑-%中包含根據(jù)權利要 求1至12中任一項的輪廓；優(yōu)選具有所述輪廓的至少20半徑-%設置在所 述葉片的最外部50半徑-%處。
15. —種風l^機葉片，在該葉片的至少40半徑-%中包含根據(jù)權利要 求1至12中任一項的輪廓；優(yōu)選具有所述輪廓的至少40半徑-%用于轉子 半徑R的葉片半徑1 =30-卯％之間。
16. 根據(jù)權利要求13至15中任一項的風輪機葉片，其特征在于，所 述風輪機葉片還具有低半徑比實度。
17. 根據(jù)權利要求13至16中任一項的風輪機葉片，其特征在于，所 述風輪機葉片包括碳纖維。
18. 根據(jù)權利要求17的風輪機葉片，其特征在于，碳纖維是所述風 輪機葉片的至少一個部分內的主要加強纖維。
19. 根據(jù)權利要求17或18的風輪機葉片，其特征在于，碳纖維作為 拉擠或帶壓的硫化部件提供。
20. —種風輪機，包含根據(jù)權利要求13至19中任一項的風輪機葉片。
21. 根據(jù)權利要求1至12中任一項的空氣動力學輪廓在風輪機中的 使用，所述風輪機具有較小的相對于表面不規(guī)則的敏感性。
22. 根據(jù)權利要求1至12中任一項的空氣動力學輪廓在風輪機中的 使用，該風輪機包括具有低半徑比實度的葉片。
23. 根據(jù)權利要求1至12中任一項的空氣動力學輪廓在風輪機中的 使用，所述風輪機能通過俯仰調節(jié)及可變轉子轉速運行，并且具有至少60 米且優(yōu)選至少80米的轉子半徑。
全文摘要
一種空氣動力學輪廓和包含風輪機葉片的風輪機，該風輪機葉片具有較小的相對于表面不規(guī)則的敏感性。本發(fā)明主要針對俯仰調節(jié)式風輪機，該風輪機能以可變的轉子轉速運行并具有長于大約30米的葉片。
文檔編號F03D11/00GK101263277SQ200580051578
公開日2008年9月10日 申請日期2005年7月15日 優(yōu)先權日2005年7月15日
發(fā)明者K·B·戈德斯克, T·S·B·尼爾森 申請人:維斯塔斯風力系統(tǒng)有限公司