專(zhuān)利名稱(chēng)：具有包括交叉子通道的凹陷式邊界層控制裝置的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有縱向方向的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其具有根端和尖端以及沿橫向 方向在前緣和后緣之間延伸的翼弦，葉片包括具有吸力側(cè)和壓力側(cè)的流控制表面。
背景技術(shù)：
在許多情況下，期望提供一種延遲或防止流動(dòng)介質(zhì)和區(qū)域中的流控制表面之間的 流分離的方法，其中，流動(dòng)介質(zhì)的邊界層由于流控制表面的輪廓而受到足以導(dǎo)致流分離的 壓力梯度。當(dāng)粘性流體向著后緣越過(guò)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片時(shí)，流體從具有低靜態(tài)壓力的區(qū)域流向 具有高靜態(tài)壓力的區(qū)域，在此過(guò)程中，受到逆向壓力梯度。這導(dǎo)致傾向于妨礙邊界層的力， 該力可能足夠強(qiáng)，以阻止流或使流反向，這可能造成流體分離，并以不可預(yù)測(cè)的方式行動(dòng)。 這繼而由于流控制介質(zhì)的尾流中的分離的流的橫截面積而導(dǎo)致阻力的增加，繼而減小了風(fēng) 力渦輪機(jī)葉片的升力，并甚至可能導(dǎo)致葉片失速。眾所周知，通過(guò)利用渦流發(fā)生器將自由流與邊界層混合而延遲或防止流分離，該 渦流發(fā)生器從流控制表面，即風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的表面突出。存在著大量不同的渦流發(fā)生器 類(lèi)型，例如靜葉式，參見(jiàn)例如WO 01/16482，或者形成為如WO 00/15961中所示的三角形突 起的渦流發(fā)生器。然而，所有這些渦流發(fā)生器被相對(duì)高的阻力的缺陷所阻礙。此外，這些在 生產(chǎn)葉片之后通常安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的表面上的渦流發(fā)生器，具有在運(yùn)輸期間斷裂的 傾向，這可能?chē)?yán)重地?fù)p害葉片的功能性。US 4455045描述了一種備選裝置，其保持流動(dòng)介質(zhì)的流附著到流控制部件的外 表，其中，基本上三角形的通道凹陷在流控制部件的表面中。三角形的通道具有面向流動(dòng)介 質(zhì)的流的頂點(diǎn)部，并且，通道顯露于這個(gè)頂點(diǎn)部的表面處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的新型葉片，其克服或改善了 現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺點(diǎn)，或者提供了一種有用的備選方案。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該目的通過(guò)形成于流控制表面中的多個(gè)邊界層控制裝置 來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，邊界層控制裝置包括凹陷在流控制表面中的通道，該通道具有面向前緣的第 一末端和面向葉片的后緣的第二末端，通道包括從第一末端延伸至第二末端的底表面，并 且，通道在第一末端包括第一通道區(qū)域，該第一通道區(qū)域包括具有第一橫截面積的第一子 通道和具有第二橫截面積的第二子通道，第一子通道和第二子通道在交叉點(diǎn)彼此交叉。這 兩個(gè)交叉的子通道各引導(dǎo)分別具有第一速度方向和第二速度方向的分離的流，并且，由于 這兩個(gè)來(lái)臨的流的不同的速度方向而在交叉點(diǎn)產(chǎn)生渦流。這種渦流將邊界層拉向流控制表 面，并激勵(lì)邊界層，從而延遲流分離或完全防止流分離。這提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其 中，流的分開(kāi)可延遲至葉片的后緣或被完全防止。因而，可增加風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的整個(gè)升力和效率。交叉點(diǎn)位于最靠近葉片的后緣的第一通道區(qū)域的一部分中，第一子通道和第二子 通道因而向著交叉點(diǎn)而收斂。根據(jù)第一實(shí)施例，通道在第二末端包括第二通道區(qū)域，該第二通道區(qū)域具有使得 在交叉點(diǎn)產(chǎn)生的渦流能夠沿流動(dòng)方向通過(guò)第二通道區(qū)域而傳播的形狀。因此，渦流可沿流 動(dòng)方向傳播，并從而有效地激勵(lì)和再激勵(lì)邊界層。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二通道區(qū)域包括在流控制表面和底表面之間延 伸的第一側(cè)壁以及在流控制表面和底表面之間延伸的第二側(cè)壁，其中，第一側(cè)壁和第二側(cè) 壁大致平行，例如平行于橫向方向或流動(dòng)方向。作為備選，第一側(cè)壁和第二側(cè)壁沿橫向方向 或流動(dòng)方向發(fā)散。這兩種方案提供了可使渦流沿流動(dòng)方向傳播的簡(jiǎn)單的實(shí)施例。根據(jù)葉片的一個(gè)實(shí)施例，第一通道區(qū)域和第二通道區(qū)域被尖銳的邊緣分開(kāi)。也就 是說(shuō)，第一子通道的一個(gè)側(cè)壁延續(xù)至第二通道區(qū)域的第一側(cè)壁，并且，第二子通道的一個(gè)側(cè) 壁延續(xù)至第二通道區(qū)域的第二側(cè)壁，這些側(cè)壁之間的橫向距離沿流動(dòng)方向不連續(xù)地變化。根據(jù)子通道的第一實(shí)施例，第一橫截面積與第二橫截面積大致相同。根據(jù)子通道 的另一實(shí)施例，第一橫截面積不同于第二橫截面積。這增強(qiáng)了交叉點(diǎn)處的兩個(gè)來(lái)臨的流之 間的剪應(yīng)力，從而更有效地產(chǎn)生渦流。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二通道區(qū)域包括第一附加子通道和/或第二附 加子通道。這兩個(gè)附加子通道還可具有不同的橫截面積，并可用于在交叉點(diǎn)的下游產(chǎn)生新 的渦流組。在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第一橫截面積和/或第二橫截面積沿流動(dòng)方向而 減小。這提供了一種用于使流向著交叉點(diǎn)加速，從而能夠產(chǎn)生甚至更強(qiáng)的渦流的簡(jiǎn)單方法。 這可通過(guò)使子通道的側(cè)壁沿流動(dòng)方向而發(fā)散和/或通過(guò)使這些側(cè)壁的高度沿流動(dòng)方向而 減小來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)有利的實(shí)施例，子通道的側(cè)壁以及第一側(cè)壁和第二側(cè)壁形成了帶有流控制表 面的側(cè)壁邊緣，這些邊緣相對(duì)尖銳，即側(cè)壁和流控制表面形成了大約90度的角度。然而， 對(duì)于渦流生成通道按預(yù)期起作用而言，邊緣不需要為大約90度。因而，第一側(cè)壁和第二側(cè) 壁還可在橫截面上發(fā)散，使得第一側(cè)壁邊緣和第二側(cè)壁邊緣形成大于90度的角度。作為備 選，側(cè)壁邊緣可延伸越過(guò)流控制表面。這可通過(guò)例如在通道之上形成唇緣來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，通 道不具有尖銳的邊緣，從而使模制帶有流控制表面的物體更容易。底表面還可以沿流動(dòng)方向凸起或凹入。當(dāng)以通道的橫截面看時(shí)，底表面可以為圓 形或大致平坦。通道還可設(shè)有布置在第一通道區(qū)域之前的入口和/或設(shè)有布置在第二通道區(qū)域 之后的出口。因而，在入口的末端或第一通道區(qū)域的末端處，通道可顯露于流控制表面，以 及顯露于第二通道區(qū)域的末端或出口的末端處。側(cè)壁可大致平行于通道的入口和出口內(nèi)的 流動(dòng)方向。通道還可具有小的不連續(xù)性，即通道或側(cè)壁的高度可階梯式地減小。根據(jù)有利的實(shí)施例，第一子通道和第二子通道在交叉點(diǎn)以10至100度之間、或20 至95度之間、或25至90度之間的角度彼此交叉。優(yōu)選，保持附著的流的多個(gè)裝置布置在葉片的吸力側(cè)。該裝置，即渦流產(chǎn)生通道通 常沿葉片的翼展方向或縱向方向而布置成陣列。用于保持附著的流的裝置還可沿葉片的弦 向方向或橫向方向，即翼弦的方向進(jìn)行級(jí)聯(lián)。
5
在使用期間，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片安裝到轉(zhuǎn)子輪轂上。葉片通常被分為具有大致圓形 輪廓并最靠近輪轂的根部區(qū)域、具有升力產(chǎn)生輪廓并離輪轂最遠(yuǎn)的翼型區(qū)域以及位于根部 區(qū)域和翼型區(qū)域之間的過(guò)渡區(qū)域，過(guò)渡區(qū)域的輪廓沿徑向方向從根部區(qū)域的圓形輪廓逐漸 改變成翼型區(qū)域的升力產(chǎn)生輪廓。用于保持附著的流的裝置主要定位在葉片的異型部分，即翼型區(qū)域上，并可選地 定位在葉片的過(guò)渡區(qū)域。當(dāng)從前緣看去時(shí)，用于保持附著的流的裝置的弦向位置可位于翼弦的10%至 80%之間。作為備選，它們定位于從前緣看時(shí)在翼弦的20%至70%之間延伸的區(qū)域中?？?地說(shuō)來(lái)，該裝置用于延遲分離，其中，前方的位置，即靠近前緣的位置，用于延遲失速，后方 的位置，即遠(yuǎn)離前緣的位置，用于提高效率。根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)有利的實(shí)施例，通道的高度為弦長(zhǎng)的0. 至5%之 間，或備選地為0. 2%至3. 5%之間，或備選地為0. 5%至2%之間。這些高度有效地產(chǎn)生所 需尺寸的渦流。所提及的通道高度優(yōu)選位于產(chǎn)生渦流的位置，即緊接在第二通道區(qū)域的起 點(diǎn)之后。通常，渦流優(yōu)選與通道和/或邊界層的高度相對(duì)應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的葉片的優(yōu)選實(shí)施例，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片構(gòu)造為一種纖維加強(qiáng)型聚合物 的殼體部件。通過(guò)在陰模中形成突起，或者通過(guò)在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的表面中模制可溶解的 材料的條帶，在模制之后溶解條帶以形成渦流產(chǎn)生通道，從而在模制工藝的期間，可在風(fēng)力 渦輪機(jī)葉片的表面中形成通道。還可在模制之后通過(guò)例如研磨而在葉片的表面中形成通道。根據(jù)第二方面，本發(fā)明還提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括多個(gè)，優(yōu)選兩個(gè)或三 個(gè)先前提及的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。根據(jù)第三方面，提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括這種風(fēng)力渦 輪機(jī)轉(zhuǎn)子或多個(gè)這種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。邊界層控制裝置的各種實(shí)施例當(dāng)然還可用于其它流控制部件，即具有流控制表面 的流控制部件，其中，流控制部件設(shè)有邊界層控制裝置，該邊界層控制裝置用于保持流動(dòng)介 質(zhì)的流附著到流控制部件的外表，所述流具有流動(dòng)方向，其中，邊界層控制裝置包括凹陷 在流控制表面中的通道，所述通道具有面向流動(dòng)介質(zhì)的流的第一末端、定位在來(lái)自第一末 端的流動(dòng)介質(zhì)的流的下游的第二末端以及從第一末端延伸至第二末端的底表面，其中，通 道在第一末端包括第一通道區(qū)域，該第一通道區(qū)域包括具有第一橫截面積的第一子通道和 具有第二橫截面積的第二子通道，第一子通道和第二子通道在交叉點(diǎn)彼此交叉。


以下，將參照附圖，詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中
圖1顯示了風(fēng)力渦輪機(jī)，
圖2是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的示意圖，
圖3是邊界層控制裝置的第一實(shí)施例，
圖4是邊界層控制裝置的第二實(shí)施例，
圖5是邊界層控制裝置的第三實(shí)施例，
圖6是邊界層控制裝置的第四實(shí)施例，
圖7是邊界層控制裝置的第五實(shí)施例，
圖8是通道的橫截面圖，該通道是邊界層控制裝置的一部分，圖9是通道的第二橫截面圖，該通道是邊界層控制裝置的一部分，圖10是邊界層控制裝置的第六實(shí)施例，以及圖11是邊界層控制裝置的第七實(shí)施例。部件列表在標(biāo)號(hào)中，χ是指具體的實(shí)施例。因而，例如402是指第四實(shí)施例的第一末端。2風(fēng)力渦輪機(jī)4 塔架6 外罩8 輪轂10 葉片14 葉尖16 葉根18 前緣20 后緣30根部區(qū)域32過(guò)渡區(qū)域34翼型區(qū)域40邊界層控制裝置60、62 唇緣64第一底邊緣66第二底邊緣χΟΟ邊界層控制裝置χ02 第一末端χ04 第二末端χ06底表面χ08 第一側(cè)壁XlO 第二側(cè)壁χ12流控制表面χ18第一子通道χ20第二子通道χ22第一通道區(qū)域χ24第二通道區(qū)域χ32渦流組χ42 Λ 口χ44 出 口
具體實(shí)施例方式圖1圖示了根據(jù)所謂“丹麥概念(Danish concept) ”的常規(guī)的現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)，其具有塔架4、外罩6以及轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子具有大致水平的轉(zhuǎn)子軸。轉(zhuǎn)子包括輪轂8和從輪轂8徑 向地延伸的三個(gè)葉片10，各葉片具有最靠近輪轂的葉根16和離輪轂8最遠(yuǎn)的葉尖14。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片10 包括多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的邊界層控制裝置40，該裝置形成為凹陷在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片10的吸 力側(cè)的表面中的通道。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片10具有常規(guī)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的形狀，并包括最靠近輪轂的根 部區(qū)域30、離輪轂最遠(yuǎn)的異型區(qū)域(profiled region)或翼型區(qū)域(airfoil region) 34以 及位于根部區(qū)域30和翼型區(qū)域34之間的過(guò)渡區(qū)域32。葉片10包括前緣18和后緣20，當(dāng) 葉片安裝在輪轂上時(shí)，前緣面向葉片10的旋轉(zhuǎn)方向，后緣面向與前緣18相反的方向。翼型區(qū)域34 (也被稱(chēng)為異型區(qū)域)具有對(duì)于產(chǎn)生升力而言理想或幾乎理想的葉片 形狀，而根部區(qū)域30具有大致圓形或橢圓的橫截面，這減少了來(lái)自陣風(fēng)的負(fù)荷，并使得將 葉片10安裝到輪轂上更容易且更安全。根部區(qū)域30的直徑沿著整個(gè)根部區(qū)域30通常是 恒定的。過(guò)渡區(qū)域32具有逐漸從根部區(qū)域30的圓形狀改變成翼型區(qū)域34的翼型輪廓的 形狀。過(guò)渡區(qū)域32的寬度隨著離輪轂的距離L增加而大致線(xiàn)性地增加。翼型區(qū)域34具有翼型輪廓，該翼型輪廓具有在葉片10的前緣18和后緣20之間 延伸的翼弦。翼弦的寬度隨著離輪轂的距離L增加而減少。應(yīng)該注意，葉片的不同段的翼 弦不一定位于一個(gè)公共平面中，因?yàn)槿~片可能扭轉(zhuǎn)和/或彎曲(即，預(yù)彎曲)，因而為翼弦平 面提供了相應(yīng)地扭轉(zhuǎn)和/或彎曲的路線(xiàn)，這是最通常的情況，從而補(bǔ)償了取決于離輪轂的 半徑的葉片的局部速度。邊界層控制裝置40沿葉片的翼展方向或縱向方向L而布置成陣列。在圖中極大 地放大了單個(gè)通道的尺寸，與風(fēng)力渦輪機(jī)葉片相比，該尺寸通常小得多。因而，在風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片10的縱向方向L上，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片可包括更大量的邊界層控制裝置40。邊界層控制裝置40用于在邊界層控制裝置40的通道內(nèi)產(chǎn)生湍流的渦流，渦流將 從前緣18流過(guò)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片10的表面而到達(dá)后緣20的流動(dòng)介質(zhì)的邊界層拉向風(fēng)力渦 輪機(jī)葉片的表面，從而防止邊界層脫離風(fēng)力渦輪機(jī)葉片10的外表。邊界層控制裝置40可 沿葉片10的弦向方向(或等同于橫向方向)進(jìn)行級(jí)聯(lián)，從而沿葉片10的弦向方向L連續(xù) 地產(chǎn)生渦流。邊界層控制裝置40可以為圖3-11中所示的任何實(shí)施例或其組合。圖3顯示了邊界層控制裝置100的第一實(shí)施例的示意圖，該邊界層控制裝置用于 保持流動(dòng)介質(zhì)的流附著到例如風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的流控制部件的外表，該邊界層控制裝置具 有流控制表面112。邊界層控制裝置100包括凹陷在流控制表面112中的通道。通道沿具 有圖中的箭頭所描繪的流動(dòng)方向的自由流的方向延伸。通道包括面向自由流的第一末端 102和定位在來(lái)自第一末端102的流動(dòng)介質(zhì)的流的下游的第二末端104。通道還包括從第 一末端102延伸至第二末端104的底表面106。通道包括位于通道的第一末端102處的第一通道區(qū)域122和位于通道的第二末端 104處的第二通道區(qū)域124。第一通道區(qū)域122包括均適合于引導(dǎo)分離流的第一子通道118 和第二子通道。第一子通道118和第二子通道以及因而分離引導(dǎo)的流在位于第一通道區(qū)域 122和第二通道區(qū)域124之間的邊界處的交叉點(diǎn)彼此交叉。因?yàn)閮蓚€(gè)分離的流在交叉點(diǎn)具 有不同的速度方向，所以產(chǎn)生了渦流組132，其沿流動(dòng)方向通過(guò)第二通道區(qū)域124而傳播。
第二通道區(qū)域包括在流控制表面112和底表面106之間延伸的第一側(cè)壁108以及 在流控制表面112和底表面106之間延伸的第二側(cè)壁110。第一側(cè)壁108和第二側(cè)壁110 沿流動(dòng)方向發(fā)散。因而，所產(chǎn)生的渦流組132可通過(guò)第二通道區(qū)域124而自由地傳播。渦 流組132將流動(dòng)介質(zhì)的邊界層拉向流控制表面112，這確保了邊界層在流的更下游分離或 被完全防止。如果流控制部件是風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，那么這意味著可改善葉片的整個(gè)升力。渦流的高度通常應(yīng)對(duì)應(yīng)于通道的高度，即底表面106和流控制表面112之間的距 離，從而有效地激勵(lì)邊界層并保持流量附著到流控制部件的外表。圖4顯示了邊界層控制裝置200的第二實(shí)施例。在圖中，相似的標(biāo)號(hào)表示與第一 實(shí)施例相似的部件。因此，僅描述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例之間的不同。第二實(shí)施例與第 一實(shí)施例的不同之處在于，第一子通道218具有第一橫截面積，并且第二子通道220具有第 二橫截面積，其中，第一橫截面積不同于第二橫截面積。這增強(qiáng)了交叉點(diǎn)處的兩個(gè)來(lái)臨的流 之間的剪應(yīng)力，從而更有效地產(chǎn)生渦流。圖5顯示了邊界層控制裝置300的第三實(shí)施例，其中，相似的標(biāo)號(hào)表示與第二實(shí)施 例相似的部件。因此，僅描述第三實(shí)施例和第二實(shí)施例之間的不同。這個(gè)實(shí)施例與第二實(shí) 施例的不同之處在于，第一子通道318延續(xù)到第二通道區(qū)域324中。這個(gè)子通道然后可與 另一子通道交叉，以產(chǎn)生新的渦流組，從而進(jìn)一步確保邊界層在更下游分離。圖6顯示了邊界層控制裝置400的第四實(shí)施例，其中，相似的標(biāo)號(hào)表示與第二實(shí)施 例相似的部件。因此，僅描述第四實(shí)施例和第二實(shí)施例之間的不同。這個(gè)實(shí)施例與第二實(shí) 施例的不同之處在于，第一側(cè)壁408和第二側(cè)壁410大致平行于第二通道區(qū)域424中的自 由流的流動(dòng)方向。圖7顯示了邊界層控制裝置500的第五實(shí)施例，其中，相似的標(biāo)號(hào)表示與第二實(shí)施 例相似的部件。因此，僅描述第五實(shí)施例和第二實(shí)施例之間的不同。這個(gè)實(shí)施例與第二實(shí) 施例的不同之處在于，第一子通道518和第二子通道520的橫截面積沿流動(dòng)方向減小。因 此，通過(guò)子通道的分離的流向著交叉點(diǎn)加速，從而產(chǎn)生更強(qiáng)的渦流。在圖3-7所示的實(shí)施例中，形成于側(cè)壁和流控制表面之間的側(cè)壁邊緣被描繪成具 有大約90度的角度。然而，側(cè)壁邊緣還可突出越過(guò)流控制表面，并在通道之上形成唇緣60、 62，如圖8中所示，這描繪了根據(jù)本發(fā)明的通道的橫截面。此外，分別形成于第一側(cè)壁和底 表面之間以及第二側(cè)壁和底表面之間的第一底邊緣64和第二底邊緣66可以為圓形。因而， 通道不具有任何尖銳的邊緣，從而使模制帶有流控制表面的物體更容易。如圖9所示，甚至 還可使通道的底表面更圓化。圖10顯示了邊界層控制裝置600的第六實(shí)施例，其中，相似的標(biāo)號(hào)表示與第一實(shí) 施例相似的部件。這個(gè)實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于，第一子通道608和第二子通 道610的側(cè)壁的高度向著第一末端602而減小，從而在第一末端602處，子通道618、620顯 露于流控制表面612。此外，第一側(cè)壁608和第二側(cè)壁610的高度向著第二末端604而減 小，從而在第二末端604處，通道顯露于流控制表面612。通道還可略微彎曲或彎折，使其彼此以小的攻角交叉，從而通過(guò)流脫離第一側(cè)壁 608和第二側(cè)壁610而產(chǎn)生渦流。圖11顯示了邊界層控制裝置700的第七實(shí)施例，其中，相似的標(biāo)號(hào)表示與第一實(shí) 施例相似的部件。這個(gè)實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于，第一子通道718和第二子通道720設(shè)有入口 742，該入口具有側(cè)壁，該側(cè)壁大致平行于自由流的流動(dòng)方向，如箭頭所示。 在入口區(qū)域742中，側(cè)壁的高度向著第一末端702而減小，從而在第一末端702處，子通道 718、720的入口 742顯露于流控制表面712。此外，通道設(shè)有位于第二通道區(qū)域之后的出口 區(qū)域742，其中，第一側(cè)壁708和第二側(cè)壁710大致平行于自由流的流動(dòng)方向。在出口區(qū)域 744中，側(cè)壁的高度向著第二末端704而減小，從而在第二末端704處，通道顯露于流控制表 面 712。 已經(jīng)參照優(yōu)選的實(shí)施例來(lái)描述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明的范圍并不限于所圖示的 實(shí)施例，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可進(jìn)行更改和修改。例如，相鄰裝置的第二通道 區(qū)域可并入公共的通道區(qū)域中。
權(quán)利要求
一種具有縱向方向的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(10)，具有根端(16)、尖端(14)以及在前緣(18)和后緣(20)之間沿橫向方向延伸的翼弦，所述葉片(10)包括流控制表面，該流控制表面具有吸力側(cè)和壓力側(cè)，其特征在于，多個(gè)邊界層控制裝置(40)形成在所述流控制表面中，其中，所述邊界層控制裝置(40)包括凹陷在所述流控制表面(112、212、312、412、512、612、712)中的通道，該通道具有面向所述前緣(18)的第一末端和面向所述葉片(10)的后緣(20)的第二末端，所述通道包括從所述第一末端(102、202、302、402、502、602、702)延伸至所述第二末端(104、204、304、404、504、604、704)的底表面(106、206、306、406、506)，并且，所述通道在所述第一末端(102、202、302、402、502、602、702)包括第一通道區(qū)域(122、222、322、422、522)，該第一通道區(qū)域包括具有第一橫截面積的第一子通道(118、218、318、418、518、618、718)和具有第二橫截面積的第二子通道(120、220、320、420、520、620、720)，所述第一子通道(118、218、318、418、518、618、718)和所述第二子通道(120、220、320、420、520、620、720)在交叉點(diǎn)彼此交叉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述多個(gè)邊界層控制裝置 (40)布置在所述葉片的吸力側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述通道在所述第二末 端(104、204、304、404、504、604、704)包括第二通道區(qū)域(124、224、324、424、524)，該第二 通道區(qū)域具有使得在所述交叉點(diǎn)產(chǎn)生的渦流能夠沿橫向方向通過(guò)所述第二通道區(qū)域(124、 224、324、424、524)而傳播的形狀。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述第一子通道和所 述第二子通道在所述交叉點(diǎn)以10至100度之間、或20至95度之間、或25至90度之間的 角度彼此交叉。
5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述第二通道區(qū)域 (124、224、324、424、524)包括在所述流控制表面(112、212、312、412、512、612、712)和所述 底表面(106、206、306、406、506)之間延伸的第一側(cè)壁(108、208、308、408、508、608、708)以 及在所述流控制表面(112、212、312、412、512、612、712)和所述底表面(106、206、306、406、 506)之間延伸的第二側(cè)壁(110、210、310、410、510、610、710)，并且，所述第一側(cè)壁(108、 208、308、408、508、608、708)和所述第二側(cè)壁(110、210、310、410、510、610、710)大致平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述第二通道區(qū) 域(124、224、324、424、524)包括在所述流控制表面(112、212、312、412、512、612、712)和 所述底表面(106、206、306、406、506)之間延伸的第一側(cè)壁(108、208、308、408、508、608、 708)以及在所述流控制表面(112、212、312、412、512、612、712)和所述底表面(106、206、 306,406,506)之間延伸的第二側(cè)壁(110、210、310、410、510、610、710)，并且，所述第一側(cè) 壁(108、208、308、408、508、608、708)和所述第二側(cè)壁(110、210、310、410、510、610、710)向 著所述葉片的后緣(18)而發(fā)散。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述第一側(cè)壁(108、208、 308、408、508、608、708)和所述第二側(cè)壁分別連續(xù)地連接到所述第一子通道(118、218、 318、418、518、618、718)的側(cè)壁和所述第二子通道(120、220、320、420、520、620、720)的側(cè) 壁。
8.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述第一通道區(qū)域(122、222、322、422、522)和所述第二通道區(qū)域(124、224、324、424、524)被尖銳的邊緣分開(kāi)。
9.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述第一橫截面積與 所述第二橫截面積大致相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述第一橫截面 積不同于所述第二橫截面積。
11.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述第二通道區(qū)域包 括第一附加子通道和/或第二附加子通道。
12.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述第一橫截面積和 /或所述第二橫截面積向著所述葉片的后緣(18)而減小。
13.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述通道的高度為所 述弦長(zhǎng)的0. 至5%之間，或備選地為0. 2%至3. 5%之間，或備選地為0. 5%至2%之間。
14.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述葉片被分為 根部區(qū)域(30)，具有大致圓形或橢圓的輪廓，最靠近所述根端；翼型區(qū)域(34)，具有離所述根端最遠(yuǎn)且最靠近所述尖端的升力產(chǎn)生輪廓；以及 位于所述根部區(qū)域(30)和所述翼型區(qū)域(34)之間的過(guò)渡區(qū)域(32)，所述過(guò)渡區(qū)域 (32)的輪廓沿徑向方向從所述根部區(qū)域的圓形或橢圓的輪廓逐漸改變成所述翼型區(qū)域的 升力產(chǎn)生輪廓。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述多個(gè)邊界層控制裝置 (40)僅設(shè)在所述翼型區(qū)域(34)中。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述多個(gè)邊界層控制裝置 (40)設(shè)在所述翼型區(qū)域(34)和所述過(guò)渡區(qū)域(32)中。
17.一種風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子，包括多個(gè)、優(yōu)選兩個(gè)或三個(gè)根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng) 力渦輪機(jī)葉片。
18.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-16所述的葉片或根據(jù)權(quán)利要求17所述 的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種具有縱向方向的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，具有根端、尖端以及在前緣和后緣之間沿橫向方向延伸的翼弦。葉片包括流控制表面，該流控制表面具有吸力側(cè)和壓力側(cè)。多個(gè)邊界層控制裝置形成在流控制表面中。邊界層控制裝置包括凹陷在流控制表面中的通道，該通道具有面向前緣的第一末端和面向葉片的后緣的第二末端。通道還包括從第一末端延伸至第二末端的底表面。通道在第一末端包括第一通道區(qū)域，該第一通道區(qū)域包括具有第一橫截面積的第一子通道和具有第二橫截面積的第二子通道，第一子通道和第二子通道在交叉點(diǎn)彼此交叉。
文檔編號(hào)F03D1/06GK101883922SQ200880114642
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者P·富格爾桑格, S·博夫 申請(qǐng)人:Lm玻璃纖維制品有限公司