一种风电叶片涡流发生器[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 108953074 A(43)申请公布日 2018.12.07

(21)申请号 201810923713.3(22)申请日 2018.08.14

(71)申请人 株洲时代新材料科技股份有限公司

地址 412007 湖南省株洲市天元区海天路

18号(72)发明人 梁鹏程　胡杰桦　彭超义　李东旭　

詹佳普　凡盛　谭龙　戴龙侠　易礼毅　彭勃　陈娜娜　肖琼　(74)专利代理机构 北京风雅颂专利代理有限公

司 11403

代理人 李莎(51)Int.Cl.

F03D 80/00(2016.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图3页

(54)发明名称

一种风电叶片涡流发生器(57)摘要

本发明公开了一种风电叶片涡流发生器，所述涡流发生部分包括成“八字”镜像设置的第一涡流板和第二涡流板；所述涡流发生器还包括设置在涡流发生部分的窄口端的导流部分。本发明提供的一种风电叶片涡流发生器，通过在涡流发生器上设置导流部分起到整流作用，能够减少气流展向流动，提高叶片气动性能，同时，导流部分和涡流发生部分配合进一步提高叶片的气动性能。

CN 108953074 ACN 108953074 A

权　利　要　求　书

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1.一种风电叶片涡流发生器，其特征在于，所述涡流发生器(7)包括涡流发生部分(9)，所述涡流发生部分(9)包括成“八字”镜像设置的第一涡流板和第二涡流板；所述涡流发生器(7)还包括设置在涡流发生部分(9)的窄口端的导流部分(8)。

2.根据权利要求1所述的风电叶片涡流发生器，其特征在于，所述导流部分(8)包括第一导流板和第二导流板，第一导流板与第一涡流板抵接，第二导流板与第二涡流板抵接，第一导流板与涡流发生部分(9)的对称轴(18)平行或存在小于等于5度的夹角，第二导流板与涡流发生部分(9)的对称轴(18)平行或存在小于等于5度的夹角。

3.根据权利要求1所述的风电叶片涡流发生器，其特征在于，第一涡流板与对称轴(18)形成的第一夹角(19)等于第二涡流板与对称轴(18)形成的第二夹角(20)，且在10至50度之间，可选的，在10至30度之间。

4.根据权利要求1所述的风电叶片涡流发生器，其特征在于，涡流发生部分高度(14)与安装处的叶片截面弦长(11)的比值在0.4％-4％之间。

5.根据权利要求1所述的风电叶片涡流发生器，其特征在于，所述导流部分高度(13)与涡流发生部分高度(14)的比值在0.1-0.3之间或者0.5-0.8之间。

6.根据权利要求1所述的风电叶片涡流发生器，其特征在于，涡流发生部分(9)的边沿设置有前侧圆弧(15)、连接圆弧(16)和后侧圆弧(17)，所述导流部分(8)的上沿为弧形，其与前侧圆弧(15)构成连续圆弧。

7.根据权利要求1所述的风电叶片涡流发生器，其特征在于，导流部分(8)和涡流发生部分(9)一体成型。

8.根据权利要求1所述的风电叶片涡流发生器，其特征在于，所述涡流发生器(7)还包括基板(10)，所述导流部分(8)和所述涡流发生部分(9)固定在基板(10)上，所述基板(10)安装在风电叶片上。

9.一种风电叶片，包括吸力面(1)、压力面(2)以及前缘(5)和尾缘(6)，其特征在于，在吸力面(1)上设置有权利要求1-8任一项所述的风电叶片涡流发生器。

10.根据权利要求9所述的风电叶片，其特征在于，所述涡流发生器(7)在弦向距离叶片截面前缘(5)的长度(21)与叶片截面弦长(11)的比值在25％-50％之间。

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一种风电叶片涡流发生器

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技术领域

[0001]本发明涉及风力发电设备领域，特别是指一种风电叶片涡流发生器。

背景技术

[0002]随着经济的繁荣增长，全球性的资源紧张问题已经越来越突出，人们在节约不可再生能源的同时，加大了对可再生能源的开发利用，其中对风能的利用得到广泛研究和应用。

[0003]作为利用风能的重要设备，风力发电机叶片从空气中捕获风能的大小将直接关系到风力发电机的能量输出。目前，提升风力发电机叶片气动性能主要方法是在叶片表面添加涡流发生器，涡流发生器的尺寸及安装位置对叶片表面气流流动有较大影响，也直接关系到对叶片气动性能的提升效果。现有的涡流发生器在运行过程中，存在涡流强度低、稳定性差的问题，进而对气动性能的提升效果也是有限的。发明内容

[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提出一种风电叶片涡流发生器，提高风电叶片的气动性能。

[0005]基于上述目的本发明提供的一种风电叶片涡流发生器，所述涡流发生器包括涡流发生部分，所述涡流发生部分包括成“八字”镜像设置的第一涡流板和第二涡流板；所述涡流发生器还包括设置在涡流发生部分的窄口端的导流部分。[0006]优选的，所述导流部分包括第一导流板和第二导流板，第一导流板与第一涡流板抵接，第二导流板与第二涡流板抵接，第一导流板与涡流发生部分的对称轴平行或存在小于等于5度的夹角，第二导流板与涡流发生部分的对称轴平行或存在小于等于5度的夹角。[0007]优选的，第一涡流板与对称轴形成的第一夹角等于第二涡流板与对称轴形成的第二夹角，且在10至50度之间，可选的，在10至30度之间。[0008]优选的，涡流发生部分高度与安装处的叶片截面弦长的比值在0.4％-4％之间。[0009]优选的，所述导流部分高度与涡流发生部分高度的比值在0.1-0.3之间或者0.5-0.8之间。

[0010]优选的，涡流发生部分的边沿设置有前侧圆弧、连接圆弧和后侧圆弧，所述导流部分的上沿为弧形，其与前侧圆弧构成连续圆弧。[0011]优选的，导流部分和涡流发生部分一体成型。[0012]优选的，所述涡流发生器还包括基板，所述导流部分和所述涡流发生部分固定在基板上，所述基板安装在风电叶片上。[0013]本发明还提供一种风电叶片，包括吸力面、压力面以及前缘和尾缘，在吸力面上设置以上任一种风电叶片涡流发生器。[0014]优选的，所述涡流发生器在弦向距离叶片截面前缘的长度与叶片截面弦长的比值在25％-50％之间。

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从上面所述可以看出，本发明提供的一种风电叶片涡流发生器，通过在涡流发生

器上设置导流部分起到整流作用，能够减少气流展向流动，提高叶片气动性能，同时，导流部分和涡流发生部分配合进一步提高叶片的气动性能。[0016]本发明提供的一种风电叶片涡流发生器，导流部分和涡流发生部分的高度依据安装处叶片截面弦长设计，涡流发生器的尺寸与叶片上的每一个安装位置精确匹配，各个位置均有效提升气动性能，进而提高叶片发电效率。[0017]本发明提供的一种风电叶片，吸力面上涡流发生器的位置在弦向距离叶片截面前缘的长度与叶片截面弦长的比值为设定范围，能够有效提升叶片气动性能。

附图说明

[0018]图1为本发明实施例提供的风电叶片结构示意图；

[0019]图2为本发明实施例提供的风电叶片涡流发生器结构示意图；[0020]图3为本发明实施例提供的涡流发生器俯视示意图；[0021]图4为本发明实施例提供的风电叶片截面示意图；[0022]图5为本发明实施例提供的涡流发生器后视示意图；[0023]图6为本发明实施例提供的涡流发生器侧视示意图。[0024]其中，1-吸力面，2-压力面，3-叶根，4-叶尖，5-前缘，6-尾缘，7-涡流发生器，8-导流部分，9-涡流发生部分，10-基板，11-叶片截面弦长，12-厚度，13-导流部分高度，14-涡流发生部分高度，15-前侧圆弧，16-连接圆弧，17-后侧圆弧，18-对称轴，19-第一夹角，20-第二夹角，21-长度。具体实施方式

[0025]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。[0026]需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。[0027]如图1所示，为本发明实施例提供的一种风电叶片结构，风电叶片包括吸力面1、压力面2以及前缘5和尾缘6，风电叶片在吸力面1上设置涡流发生器7。可选的，多个涡流发生器7沿叶根3至叶尖4的方向顺序排列。

[0028]如图2和图3所示为本发明实施例提供的风电叶片涡流发生器7的结构。涡流发生器7包括涡流发生部分9，涡流发生部分9包括成“八字”镜像设置的第一涡流板和第二涡流板；涡流发生器7还包括设置在涡流发生部分9的窄口端的导流部分8，其用于减少气体展向流动，起到导流整流作用。导流部分8与涡流发生部分9配合作用，起到导流和增大涡流的作用，提高叶片气动性能。[0029]进一步的，导流部分8包括第一导流板和第二导流板，第一导流板与第一涡流板抵接，第二导流板与第二涡流板抵接，第一导流板与涡流发生部分9的对称轴18平行或存在小于等于5度的夹角，第二导流板与涡流发生部分9的对称轴18平行或存在小于等于5度的夹角。此时，第一导流板和第二导流板近似平行，当有风经过时，进入导流部分的气流对第一

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导流板和第二导流板的冲击较小；相应的，导流部分和涡流发生部分形成钝角夹角，未进入导流部分的气流遇到第一涡流板和第二涡流板时阻力小。由此，涡流发生器在整流和提高涡流的同时达到减小极端工况下外界因素对其造成的损害。[0030]在本发明的一些实施例中，导流部分8和涡流部分9一体成型，具体的，第一导流板和第一涡流板一体成型，第二导流板和第二涡流板一体成型。

[0031]从图3可以清楚看出本发明实施例提供的涡流发生器的夹角，具体的，涡流发生部分9的第一涡流板和第二涡流板成“八”字分布在对称轴18的两侧，第一涡流板与对称轴18形成的第一夹角19等于第二涡流板与对称轴18形成的第二夹角20，且在10至50度之间，可选的，在10至30度之间。该角度的设定有利于涡流的产生。[0032]如图4所示，为发明实施例提供的风电叶片截面示意图。叶片截面弦长11为前缘5和尾缘6之间的距离。在本发明的一些实施例中，风电叶片为钝尾缘翼型。[0033]在本发明的一些实施例中，如图4和图5所示，涡流发生部分高度14与安装处的叶片截面弦长11的比值在0.4％-4％之间。从叶根到叶尖，风电叶片的弦长不断变化，涡流发生部分9的高度14根据安装部位的弦长精确设定，提高涡流强度。另外，在后续维护过程中，有针对性的检查更换涡流发生器7，提高维护效率。[0034]在本发明的一些实施例中，导流部分高度13与涡流发生部分高度14的比值在0.1-0.3之间或者0.5-0.8之间，有利于导流部分8承受较小的风阻达到导流整流作用同时配合涡流发生部分9达到更优的涡流强度，承受较小的风阻阻止气流展向流动，降低由此导致的升力损失。

[0035]在本发明的一些实施例中，如图6所示，涡流发生器7的侧视图可看到，涡流发生部分9的边沿设置有前侧圆弧15、连接圆弧16和后侧圆弧17。可选的，导流部分8的上沿为弧形，其与前侧圆弧15构成连续圆弧。具体的，第一涡流板的前侧圆弧15延伸到第一导流板上沿，第二涡流板的前侧圆弧15延伸到第二导流板上沿。这样的圆弧设计进一步保证涡流发生器7的强度，同时有助于气动性能的提升。[0036]在本发明的一些实施例中，导流部分8和涡流发生部分9的厚度12相等，这样的设置能够有效提高涡流发生器7的工作可靠性，减小极端工况下外界因素对其造成的损害破坏。

[0037]在本发明的一些实施例中，涡流发生器7还包括基板10，导流部分8和涡流发生部分9固定在基板10上。当安装时，以基本10作为安装单元，而不必调整导流部分8和涡流发生部分9的位置，易于安装。可选的，在本发明的一些实施例中，导流部分8、涡流发生部分9和基板10一体成型。

[0038]在本发明的一些实施例中，涡流发生器材质为聚合物，保障叶片的防雷性能。[0039]本发明还提供一种风电叶片，包括吸力面1、压力面2以及前缘5和尾缘6，在吸力面1上设置有以上任一种涡流发生器7。具体的，涡流发生器7的导流部分8朝向前缘5，相对应的，涡流发生部分9朝向尾缘6。

[0040]在本发明的一些实施例中，涡流发生器7在弦向距离叶片截面前缘5的长度21与叶片截面弦长11的比值在25％-50％之间(如图4所示)，有利于提高叶片的升阻比，进而提高风电叶片的气动性能。

[0041]所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非

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旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

[0042]本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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图3

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图5

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