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風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的制作方法與工藝

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風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及一種具有噪聲降低特征的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。

背景技術(shù):
風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)和操作中的主要考慮之一是在風(fēng)力渦輪機(jī)的操作期間生成的噪聲水平。特別是在可位于靠近居住區(qū)域處的岸上風(fēng)力渦輪機(jī)的情況下,在考慮可能的風(fēng)力渦輪機(jī)位置時(shí),來(lái)自風(fēng)力渦輪機(jī)的噪聲可為限制因素。因此,所關(guān)心的是提供在操作期間具有降低的噪聲輸出的風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)。風(fēng)力渦輪機(jī)操作期間生成的噪聲的大部分是由于當(dāng)相對(duì)更快的吸力側(cè)空氣流與相對(duì)更慢的壓力側(cè)空氣流相遇時(shí)在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的后緣處形成的湍流。組合的空氣流中的相對(duì)高水平的湍流(turbulent)動(dòng)能導(dǎo)致后緣處的空氣流的湍流散射,這生成了散射噪聲。已知的是將固定的鋸齒(serration)或剛毛設(shè)在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的后緣處,以便干擾后緣空氣流,從而減緩或降低在后緣處形成的湍流以及因此相關(guān)聯(lián)的噪聲水平。后緣鋸齒的示例在美國(guó)專利公開(kāi)號(hào)US2011/0142666A1中可見(jiàn)。然而,此類噪聲降低特征并未提供在葉片操作期間后緣噪聲的完全消除。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片,其具有在已知葉片設(shè)計(jì)之上的改善的噪聲降低特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
因此,提供了一種用于具有大致水平的轉(zhuǎn)子軸的風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片,轉(zhuǎn)子包含輪轂,風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在安裝到輪轂上時(shí)大致在徑向方向上從輪轂延伸,風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在平行于縱向軸線的縱向方向上延伸,且具有尖端和根部端,風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包含成輪廓的外形,成輪廓的外形包括壓力側(cè)和吸力側(cè),以及前緣和后緣,帶有在前緣與后緣之間延伸的翼弦,翼弦具有翼弦長(zhǎng)度,成輪廓的外形在由入射(incident)空氣流沖擊時(shí)產(chǎn)生升力,其中,風(fēng)力渦輪機(jī)葉片還包含設(shè)在外形的后緣處的多個(gè)鋸齒,所述鋸齒突起離開(kāi)所述后緣或延伸離開(kāi)所述后緣,所述多個(gè)鋸齒可操作來(lái)通過(guò)調(diào)節(jié)在輪廓的后緣處的空氣流來(lái)減少在葉片操作期間產(chǎn)生的噪聲,所述多個(gè)鋸齒各自包含大致三角形的鋸齒本體,鋸齒本體具有位于所述后緣附近的近側(cè)底端和突起遠(yuǎn)離所述后緣的遠(yuǎn)側(cè)尖端以及在所述近側(cè)底端與所述遠(yuǎn)側(cè)尖端之間延伸的鋸齒側(cè)邊緣,其中,至少一個(gè)貫穿孔限定在所述底端與所述尖端之間的所述大致三角形的鋸齒本體中。優(yōu)選地,鋸齒本體包含壓力側(cè)表面和吸力側(cè)表面,其中,所述至少一個(gè)貫穿孔從所述壓力側(cè)表面延伸至所述吸力側(cè)表面,其中,所述至少一個(gè)貫穿孔起作用來(lái)平衡所述壓力側(cè)表面與所述吸力側(cè)表面之間的壓力。此構(gòu)造確保了壓力連通或空氣流連通可出現(xiàn)在鋸齒的吸力側(cè)與壓力側(cè)之間。此壓力連通允許壓力平衡出現(xiàn)在鋸齒的任一側(cè)上。結(jié)果,使用具有貫穿孔的鋸齒提供了若干優(yōu)點(diǎn):1.鋸齒表面上的壓力平衡降低了從鋸齒的邊緣散射的湍流旋渦的能量。在鋸齒起作用來(lái)減少葉片后緣處的低頻噪聲時(shí),這有助于減少主要由鋸齒自身產(chǎn)生的高頻噪聲。2.此外,由于孔的壓力平衡協(xié)助減少鋸齒的任一側(cè)處的壓力差上的變化,壓力差上的變化是在葉片操作期間鋸齒顫振(flutter)的主要原因。鋸齒顫振可在中至高的攻角下導(dǎo)致鋸齒脫離。因此,貫穿孔的使用起作用來(lái)提高鋸齒至葉片的附著。3.鋸齒中的孔可在渦輪機(jī)操作時(shí)在改變?nèi)~片槳距的同時(shí)提供額外的優(yōu)點(diǎn)。在操作期間改變?nèi)~片槳距可將額外的動(dòng)態(tài)力施加在鋸齒上。這可導(dǎo)致鋸齒的急劇脫離或損壞。由于鋸齒中的孔的存在緩和了兩側(cè)之間的壓力差,因此鋸齒穩(wěn)定性逆著由于變槳引起的快速地改變的流體動(dòng)力而增大。在優(yōu)選方面中,鋸齒從葉片的后緣延伸,其中,孔限定在自由地延伸離開(kāi)葉片的鋸齒的部分中。通過(guò)自由地延伸,將理解的是這指的是鋸齒的突起部分,并且并非用于將鋸齒安裝或固定到風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的鋸齒構(gòu)造的任何區(qū)段??商峁┌惭b部分或底板,鋸齒從安裝部分或底板突起,所述安裝部分或底板用于將所述鋸齒固定到風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上。優(yōu)選地,所述至少一個(gè)貫穿孔限定為使得孔的寬度大于或等于孔的深度??拙哂锌裳刂忼X的表面測(cè)量的寬度,孔在鋸齒的表面上開(kāi)口,并且孔具有對(duì)應(yīng)于孔延伸穿過(guò)的鋸齒的局部深度的深度。通過(guò)將貫穿孔構(gòu)造成至少與其深度一樣寬,這確保了孔直徑大于或等于鋸齒本體的厚度,以確保鋸齒的壓力側(cè)與吸力側(cè)之間的最大壓力平衡。優(yōu)選地,所述鋸齒構(gòu)造成使得所述至少一個(gè)貫穿孔包含小于或等于鋸齒本體的外廓的面積的25%。鋸齒本體的外廓包含在底端、尖端和鋸齒的側(cè)邊緣之間形成的由鋸齒突起的面積。由于孔占據(jù)了小于或等于鋸齒的突起輪廓面積的四分之一,因此鋸齒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并未受損,且額外的操作噪聲未由于使用過(guò)大的孔而引入。在三角形鋸齒的情況下,這意味著貫穿孔占據(jù)了小于三角形面積的25%。在一個(gè)實(shí)施例中,所述貫穿孔中的至少一個(gè)在形狀上為大致圓形。額外地或備選地,所述貫穿孔中的至少一個(gè)在形狀上為大致橢圓形。額外地或備選地,所述貫穿孔中的至少一個(gè)在形狀上為大致矩形??苫谄谕阡忼X處執(zhí)行的具體噪聲降低、調(diào)節(jié)和/或壓力平衡來(lái)選擇不同形狀的孔。在一個(gè)實(shí)施例中,所述鋸齒包含在縱向方向上布置在鋸齒的近側(cè)底端與鋸齒的遠(yuǎn)側(cè)尖端之間的貫穿孔的至少一個(gè)主要陣列,以及布置在所述主要陣列附近的貫穿孔的至少一個(gè)次要陣列。在鋸齒上使用的不同陣列的孔允許在鋸齒處提供孔的不同效應(yīng)。優(yōu)選地,所述至少一個(gè)主要陣列沿著鋸齒本體的中心縱向軸線在所述近側(cè)底端與所述遠(yuǎn)側(cè)尖端之間延伸??椎闹饕嚵醒刂忼X的中心線的定位允許鋸齒之上的空氣流的主要流動(dòng)方向通過(guò)主要陣列來(lái)經(jīng)歷有效的壓力平衡。在一個(gè)構(gòu)造中,所述主要陣列包含至少一個(gè)長(zhǎng)形孔,長(zhǎng)形孔定向成帶有在近側(cè)底端與遠(yuǎn)側(cè)尖端之間的方向上延伸的主軸。額外地或備選地,所述主要陣列包含至少一個(gè)大致圓形的孔??椎闹鬏S被理解為對(duì)應(yīng)于孔(例如對(duì)于長(zhǎng)方形(oblong)、長(zhǎng)形或矩形的孔)的最寬區(qū)段的軸線。優(yōu)選地,所述至少一個(gè)次要陣列位于所述至少一個(gè)主要陣列與鋸齒本體的所述側(cè)邊緣中的一個(gè)之間,其中,所述至少一個(gè)次要陣列包含至少一個(gè)大致長(zhǎng)形的孔,并且其中,所述至少一個(gè)次要陣列的所述至少一個(gè)長(zhǎng)形孔布置成使得所述至少一個(gè)孔的主軸在大致側(cè)面的方向上從所述至少一個(gè)主要陣列附近朝向鋸齒本體的所述側(cè)邊緣延伸。通過(guò)在次要陣列中證明長(zhǎng)形孔并且將長(zhǎng)形孔在側(cè)面方向上朝向鋸齒的側(cè)部對(duì)齊,孔定向?yàn)榕c鋸齒之上的空氣流的側(cè)面流徑大致共線。這確保了鋸齒之上的空氣流的壓力平衡被最大化。在一個(gè)實(shí)施例中,所述成輪廓的外形具有鈍形后緣,該鈍形后緣包含在所述后緣處在外形的壓力側(cè)與吸力側(cè)之間延伸的后緣表面,其中,所述多個(gè)鋸齒位于所述后緣表面的壓力側(cè)和/或吸力側(cè)處。因此,鋸齒排列為使得鋸齒的近側(cè)底端位于后緣表面附近,且后緣的遠(yuǎn)側(cè)尖端突起遠(yuǎn)離葉片。優(yōu)選地,所述多個(gè)鋸齒的第一子集設(shè)在所述后緣表面的壓力側(cè)處,且所述多個(gè)鋸齒的第二子集設(shè)在所述后緣表面的吸力側(cè)處。在一個(gè)實(shí)施例中,所述鋸齒的第一子集和第二子集包含鋸齒的第一縱向陣列和第二縱向陣列,它們以間隔開(kāi)的平行布置沿著葉片的一部分的縱向長(zhǎng)度從所述后緣突起。在備選實(shí)施例中,所述鋸齒的第一子集和第二子集包含一系列鋸齒集合(group),這些鋸齒集合具有底板和從所述底板突起的多個(gè)鋸齒,所述鋸齒集合沿著葉片的一部分的縱向長(zhǎng)度設(shè)在所述后緣處,其中,沿著葉片的縱向長(zhǎng)度的連續(xù)的鋸齒集合交替地定位在所述后緣表面的壓力側(cè)和吸力側(cè)上。在另一個(gè)備選實(shí)施例中,所述多個(gè)鋸齒提供為沿著葉片的一部分的縱向長(zhǎng)度排列在所述后緣處的間隔開(kāi)的單個(gè)鋸齒,其中,沿著葉片的縱向長(zhǎng)度的連續(xù)鋸齒交替地定位在所述后緣表面的壓力側(cè)和吸力側(cè)上。通過(guò)使鋸齒或鋸齒集合在后緣的壓力側(cè)和吸力側(cè)處交錯(cuò),在后緣的兩側(cè)處均提供了部分的噪聲降低。此外,由于顫振而在相鄰的鋸齒或鋸齒集合之間引起的潛在損壞被最小化。優(yōu)選地,所述多個(gè)鋸齒中的至少第一陣列可相對(duì)于葉片的后緣移動(dòng)。鋸齒的可移動(dòng)陣列允許調(diào)整在葉片的后緣處執(zhí)行的噪聲調(diào)節(jié)。優(yōu)選地,陣列可相對(duì)于后緣平移地(translationally)移動(dòng),但將理解的是,陣列的任何特性均可為可調(diào)整的,例如,鋸齒的定位、長(zhǎng)度、尺寸等可變化來(lái)提供在葉片的后緣處的噪聲頻譜的可變調(diào)節(jié)。優(yōu)選地,風(fēng)力渦輪機(jī)葉片可操作來(lái)調(diào)整所述至少一個(gè)貫穿孔的形狀。優(yōu)選地,所述調(diào)整受控制來(lái)調(diào)整由所述至少一個(gè)貫穿孔所提供的壓力平衡效應(yīng)。這可通過(guò)使用例如壓電材料、柔性可變形材料等。額外地或備選地,風(fēng)力渦輪機(jī)葉片還包含可相對(duì)于所述至少一個(gè)貫穿孔移動(dòng)的至少一個(gè)蓋構(gòu)件,所述蓋構(gòu)件可操作來(lái)選擇性地覆蓋至少一個(gè)貫穿孔的至少一部分。蓋構(gòu)件可聯(lián)接到促動(dòng)器上,促動(dòng)器可操作來(lái)使所述蓋構(gòu)件相對(duì)于所述至少一個(gè)孔移動(dòng),以控制孔的開(kāi)口的大小,以控制由所述至少一個(gè)貫穿孔提供的壓力平衡效應(yīng)。使用可移動(dòng)的蓋、擋板或蒙皮來(lái)調(diào)整孔開(kāi)口允許改變由孔提供的壓力平衡效應(yīng)。在備選實(shí)施例中,蓋構(gòu)件可包含可膨脹元件,可膨脹元件排列為至少部分地在所述孔內(nèi)選擇性地膨脹或縮小,以降低孔的貫穿開(kāi)口的大小。額外地或備選地,可透氣材料可設(shè)在孔內(nèi),例如網(wǎng)、網(wǎng)狀物、網(wǎng)孔??赏笟獠牧峡砂鄬?duì)地彈性的材料。這可提供鋸齒的額外的結(jié)構(gòu)完整性,以防止由于孔在鋸齒本體中出現(xiàn)而引起的鋸齒偏移或變形。還提供了一種具有至少一個(gè)如以上所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)。附圖說(shuō)明現(xiàn)在將僅通過(guò)示例的方式參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例,在附圖中:圖1示出了風(fēng)力渦輪機(jī);圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的示意性視圖;圖3示出了圖2的葉片的翼型輪廓的示意性視圖;圖4示出了圖2的葉片的一部分的橫截面透視圖;圖5(a)和圖5(b)示出了根據(jù)本發(fā)明的后緣鋸齒的第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的放大透視圖;圖6(a)和圖6(b)示出了根據(jù)本發(fā)明的后緣鋸齒的第三實(shí)施例和第四實(shí)施例的放大透視圖;以及圖7(a)、圖7(b)和圖7(c)示出了根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的后緣鋸齒的布置的放大透視圖。將使用相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示不同實(shí)施例之間的共同的元件。具體實(shí)施方式圖1圖示了根據(jù)所謂“丹麥概念”的常規(guī)現(xiàn)代逆風(fēng)風(fēng)力渦輪機(jī),其帶有塔架4、機(jī)艙6和帶有大致水平的轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子包括輪轂8以及從該輪轂8徑向地延伸的三個(gè)葉片10,各個(gè)葉片10均具有最接近輪轂的葉片根部16和最遠(yuǎn)離輪轂8的葉片尖部14。轉(zhuǎn)子具有指示為R的半徑。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片10的第一實(shí)施例的示意性視圖。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片10具有常規(guī)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的形狀,且包含最接近輪轂的根部區(qū)域30、最遠(yuǎn)離輪轂的成輪廓區(qū)域或翼型區(qū)域34以及在根部區(qū)域30與翼型區(qū)域34之間的過(guò)渡區(qū)域32。葉片10包含當(dāng)葉片安裝在輪轂上時(shí)面向葉片10的旋轉(zhuǎn)的方向的前緣18,以及面向前緣18的相反方向的后緣20。翼型區(qū)域34(也稱為成輪廓區(qū)域)具有關(guān)于產(chǎn)生升力的理想的或幾乎理想的葉片形狀,而根部區(qū)域30由于結(jié)構(gòu)考慮具有大致圓形或橢圓形的橫截面,這例如使得更容易且更安全地將葉片10安裝到輪轂上。根部區(qū)域30的直徑(或翼弦)典型地沿著整個(gè)根部區(qū)域30為恒定的。過(guò)渡區(qū)域32具有從根部區(qū)域30的圓形或橢圓形形狀40逐漸地改變至翼型區(qū)域34的翼型輪廓50的過(guò)渡輪廓42。過(guò)渡區(qū)域32的翼翼弦長(zhǎng)度典型地隨離輪轂的距離r增大而大致線性地增大。過(guò)渡區(qū)域34具有翼型輪廓50,該翼型輪廓50帶有在葉片10的前緣18與后緣20之間延伸的翼弦。翼弦的寬度隨離輪轂的距離r增大而減小。應(yīng)當(dāng)注意的是,葉片的不同區(qū)段的翼弦一般并非位于共同的平面上,因?yàn)槿~片可扭曲和/或彎曲(即,預(yù)彎曲),從而為翼弦平面提供了對(duì)應(yīng)的扭曲和/或彎曲的路線,這在為了補(bǔ)償取決于離輪轂的半徑的葉片的局部速度的情況下是最常見(jiàn)的。圖3示出了描繪有各種參數(shù)的風(fēng)力渦輪機(jī)的典型葉片的翼型輪廓50的示意性視圖,這些參數(shù)典型地用于限定翼型的幾何形狀。翼型輪廓50具有壓力側(cè)52和吸力側(cè)54,在使用期間——即在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)期間——壓力側(cè)52和吸力側(cè)54一般地分別面朝上風(fēng)(或逆風(fēng))側(cè)和下風(fēng)(leeward)(或順風(fēng))側(cè)。翼型50具有翼弦60,翼弦60帶有在葉片的前緣56與后緣58之間延伸的翼弦長(zhǎng)度c。翼型50具有厚度t,厚度t被限定為在壓力側(cè)52與吸力側(cè)54之間的距離。翼型的厚度t沿著翼弦60變化。從對(duì)稱輪廓的偏離由拱弧(camber)線62給出,拱弧線62為穿過(guò)翼型輪廓50的中間線(medianline)。中間線可通過(guò)從前緣56到后緣58繪出內(nèi)切圓來(lái)找到。中間線跟隨這些內(nèi)切圓的中心,且距翼弦60的偏離或距離被稱為拱弧f。非對(duì)稱還可通過(guò)使用被稱為上拱弧和下拱弧的參數(shù)來(lái)限定,分別限定為離翼弦60和吸力側(cè)54和壓力側(cè)52的距離。翼型輪廓常具有下列參數(shù)的特征:翼弦長(zhǎng)度c、最大拱弧f、最大拱弧f的位置df、最大翼型厚度t(其為沿著中間拱弧線62的內(nèi)切圓的最大直徑)、最大厚度t的位置dt以及鼻部半徑(未示出)。這些參數(shù)典型地限定為與翼弦長(zhǎng)度c的比。參考圖4,參考在圖3中示出的翼型50的元件示出了圖2的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片10的一部分的放大視圖。葉片10還包含設(shè)在葉片10的后緣58處的鋸齒陣列70。陣列70包含沿著葉片后緣58的一部分延伸的底板72以及從底板72突起的多個(gè)鋸齒74。鋸齒74大致在遠(yuǎn)離葉片10的前緣56的方向上突起,大致與在葉片10的后緣58處的平均流動(dòng)方向共線。鋸齒74起到流動(dòng)調(diào)節(jié)元件的作用,以調(diào)節(jié)在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的后緣處的邊界層空氣流,以便減輕、頻移和/或消除在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片10的后緣58處產(chǎn)生的散射噪聲。鋸齒74構(gòu)造成使得多個(gè)貫穿孔(通常以76標(biāo)識(shí))限定在鋸齒74中???6布置為使得它們從葉片10的壓力側(cè)52上的第一鋸齒表面至葉片10的吸力側(cè)54上的第二鋸齒表面延伸通過(guò)鋸齒74的本體。鋸齒76確保壓力或空氣流連通可出現(xiàn)在鋸齒76的吸力側(cè)與壓力側(cè)之間,這允許在鋸齒76的任一側(cè)上出現(xiàn)壓力平衡。此壓力平衡起作用來(lái)降低從鋸齒的邊緣散射的湍流旋渦能量。當(dāng)鋸齒起作用來(lái)降低葉片后緣處的低頻噪聲時(shí),孔的存在協(xié)助降低由鋸齒自身產(chǎn)生的高頻噪聲。在鋸齒中使用孔的另一個(gè)驚人的優(yōu)點(diǎn)允許提高風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的鋸齒的可靠性和壽命。由孔生成的壓力平衡效應(yīng)在鋸齒的任何一側(cè)處均減少了壓力差中的變化。一般地,當(dāng)鋸齒經(jīng)歷鋸齒側(cè)之間的大的壓力差時(shí),這可導(dǎo)致鋸齒顫振(fluttering),在葉片后緣處的鋸齒的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于不同的操作雷諾數(shù),鋸齒顫振可在中到高的攻角下導(dǎo)致鋸齒的脫離。因此,貫穿孔的使用起作用來(lái)提高鋸齒至葉片的有效粘合,從而提高鋸齒壽命。在鋸齒中提供孔的另一有益效應(yīng)在于在渦輪機(jī)操作時(shí)在改變?nèi)~片槳距的同時(shí)出現(xiàn)的額外的優(yōu)點(diǎn)。由于在改變?nèi)~片的槳距時(shí)鋸齒可經(jīng)歷額外的動(dòng)態(tài)力,這可導(dǎo)致鋸齒的急劇脫離或損壞。然而,鋸齒中的孔的存在起作用來(lái)緩和兩側(cè)之間的壓力差,且因此鋸齒穩(wěn)定性逆著由于變槳引起的快速改變的流體動(dòng)力而增大。盡管設(shè)在鋸齒74中的孔76可包含設(shè)在鋸齒本體中的單個(gè)洞,但將理解的是,可提供其它孔構(gòu)造。參考圖5和圖6,提供了用于單個(gè)三角形形狀鋸齒的示例孔布置的放大視圖。然而,將理解的是,本發(fā)明可應(yīng)用至任何適合的鋸齒形狀,例如細(xì)圓齒(crenulation)、半圓形鋸齒等。在圖5和圖6中,鋸齒74包含具有近側(cè)底端78a和遠(yuǎn)側(cè)尖端78b的大致平面的三角形主體78。在使用中,鋸齒74排列為使得近側(cè)底端78a設(shè)為鄰近風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(未示出)的后緣,遠(yuǎn)側(cè)尖端78b在大致與風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的外形的平均流動(dòng)方向共線的方向上突起遠(yuǎn)離后緣。鋸齒側(cè)邊緣79在近側(cè)底端78a與遠(yuǎn)側(cè)尖端78b之間延伸。在圖5(a)的實(shí)施例中,多個(gè)圓形孔80設(shè)在鋸齒本體78上,孔80從本體的上表面至本體78的下表面延伸通過(guò)鋸齒本體78???0從近側(cè)底端78a附近的位置朝向遠(yuǎn)側(cè)尖端78b以間隔的并串聯(lián)布置來(lái)排列。在圖5(b)中示出的實(shí)施例中,多個(gè)矩形貫穿孔82設(shè)在鋸齒本體78上,孔以平行布置從近側(cè)底端78a附近朝向遠(yuǎn)側(cè)尖端78b延伸。孔80、82優(yōu)選地為以若干平行排的間隔孔(如圖5(a)的圓形孔80)的形式來(lái)排列,或以若干長(zhǎng)形孔(如圖5(b)的矩形孔82)的平行布置的形式來(lái)排列。因此,孔分布提供為與鋸齒74之上的空氣流方向大致共線。參考圖6(a)和圖6(b),提供了用于單個(gè)三角形形狀鋸齒的另一個(gè)示例孔布置的放大視圖。在圖6(a)中,間隔開(kāi)的大致圓形的孔84的主要系列設(shè)為沿著鋸齒本體78的中心線,從鋸齒本體78的近側(cè)底端78a的中點(diǎn)附近的位置延伸至朝向本體78的遠(yuǎn)側(cè)尖端78b的位置。在孔84的主要系列的任一側(cè)上,橢圓形孔86的次要系列位于主要孔84與鋸齒側(cè)邊緣79之間。如主要孔84一樣,次要橢圓形孔86從接近遠(yuǎn)側(cè)尖端86b的位置朝向近側(cè)底端78a共線間隔開(kāi)。次要橢圓形孔86布置成使得橢圓定向成在朝外方向上在孔84的居中的主要系列與鋸齒邊緣79之間延伸。因此,當(dāng)空氣在鋸齒本體78之上流動(dòng)時(shí),主流動(dòng)方向(即,沿著鋸齒76的中心線)的空氣流將在孔84的主要系列之上直接地流動(dòng)(如由箭頭A標(biāo)識(shí))。不與主流動(dòng)方向共線的空氣流將在相對(duì)于主流動(dòng)方向的大致側(cè)面的方向上流動(dòng),即,從中心線朝向鋸齒本體78的側(cè)邊緣79(這由標(biāo)記為B的箭頭標(biāo)識(shí)出)。結(jié)果,側(cè)面空氣流被引導(dǎo)越過(guò)孔86的次要系列。優(yōu)選地,所述孔86的次要系列對(duì)準(zhǔn)為使得孔的伸長(zhǎng)的方向與鋸齒本體之上的側(cè)面流動(dòng)的方向大致共線。這可為相對(duì)于鋸齒本體的中心縱向軸線或中心線在0到90度之間,優(yōu)選地在45到90度之間。以此方式對(duì)準(zhǔn)次要孔將確保次要孔對(duì)鋸齒之上的側(cè)面流動(dòng)的壓力平衡效應(yīng)將最大化。具有與流動(dòng)方向共線的孔將為流動(dòng)提供足夠的長(zhǎng)度以及因此足夠的時(shí)間,以在吸力側(cè)與壓力側(cè)之間連通。圖6(b)示出了類似于圖6(a)的構(gòu)造,其中,圓形孔84的主要系列以單個(gè)矩形主要孔88來(lái)替代,主要孔88在伸長(zhǎng)方向上從鋸齒本體78的近側(cè)底端78a的中點(diǎn)附近的位置延伸至朝向本體78的遠(yuǎn)側(cè)尖端78b的位置。如圖6(a)的實(shí)施例一樣,鋸齒74之上的主要空氣流被引導(dǎo)越過(guò)主要孔88,且側(cè)面流被引導(dǎo)越過(guò)相鄰的孔86的次要系列,以提供最大化的壓力平衡效應(yīng)。在優(yōu)選布置中,孔76、80、82、84、86、88的尺寸定為使得孔76、80、82、84、86、88的寬度大于或等于鋸齒本體78的深度,以確??諝饬魅菀椎卦阡忼X表面之間連通。這提供了表面之間的有效的壓力平衡,且改善了鋸齒78的性能。例如,在圖5(a)的實(shí)施例中,孔80的直徑選擇為大于貫穿孔80的深度。在另一個(gè)優(yōu)選布置中,孔76、80、82、84、86、88排列成使得它們占據(jù)小于或等于由鋸齒本體78的外邊緣限定的三角形輪廓的面積的25%。這確保了鋸齒74的結(jié)構(gòu)完整性不會(huì)由具有過(guò)多的孔而削弱,且還確保了不會(huì)由于使用過(guò)大的孔76、80、82、84、86、88而引入額外的操作噪聲。如圖4中所示,鋸齒74可提供為位于葉片后緣58處的單個(gè)鋸齒陣列70。將理解的是,可應(yīng)用其它鋸齒構(gòu)造,例如,一對(duì)鋸齒陣列可設(shè)在后緣處,鋸齒陣列可相對(duì)于彼此移動(dòng)。在另一個(gè)備選方案中,可為截平(truncated)的葉片輪廓提供鋸齒。參考圖7,在截平的輪廓中,風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有鈍形的或截平的后緣58,該后緣58具有后緣表面58a。在此類截平的葉片10中,鋸齒陣列70可設(shè)在后緣表面58a的壓力側(cè)52或吸力側(cè)54中的一個(gè)或兩者處。(在圖7(a)中示出的視圖中,鋸齒陣列70設(shè)在后緣表面58a的吸力側(cè)54處。)為了進(jìn)一步防止由顫振導(dǎo)致鋸齒的損壞或鋸齒從葉片脫離,鋸齒可在后緣表面58a的任一側(cè)上分散或交錯(cuò),使得將為后緣的兩側(cè)上的空氣流均提供部分噪聲降低效應(yīng),同時(shí)由于獨(dú)個(gè)鋸齒之間的間隔,將防止在相鄰鋸齒之間引起的任何損壞。此類布置在圖7(b)中圖示,其中,鋸齒76a的第一系列設(shè)在后緣表面的吸力側(cè)54上,且鋸齒76b的第二系列設(shè)在后緣表面58a的壓力側(cè)54上。鋸齒76a、76b可布置成使得鋸齒的多系列中的至少一個(gè)的鋸齒間距離d大致等于另一系列的鋸齒的寬度,使得間置(interleave)的連續(xù)鋸齒輪廓出現(xiàn)在后緣58處,且連續(xù)的鋸齒76a、76b設(shè)在后緣表面58a的交替?zhèn)壬稀D7(c)中圖示了另一個(gè)備選構(gòu)造,其中,鋸齒76以鋸齒77a、77b的獨(dú)個(gè)集合或群(cluster)的形式來(lái)提供,連續(xù)的鋸齒集合設(shè)在后緣表面58a的交替?zhèn)壬?,從而提供為防止相鄰的鋸齒集合77a、77b之間的損壞。在本發(fā)明的另一個(gè)增強(qiáng)方案中,將理解的是,鋸齒76、76a、76b或鋸齒集合77a、77b可相對(duì)于葉片的后緣移動(dòng),優(yōu)選地可平移地移動(dòng),以便提供葉片的噪聲降低特性的進(jìn)一步的控制和適應(yīng)性。額外地或備選地,鋸齒可構(gòu)造成:其中,限定在鋸齒上的孔的大小或形狀可為可調(diào)整的,以提供可調(diào)整的壓力平衡性能。這可為以任何適合的調(diào)整方法的形式,如從壓電材料形成鋸齒。額外地或備選地,鋸齒可與可調(diào)整的套筒或蓋(未示出)聯(lián)接,可調(diào)整的套筒或蓋可被操作來(lái)相對(duì)于鋸齒本體移動(dòng),以選擇性地覆蓋或打開(kāi)限定在鋸齒本體中的孔。此外,將理解的是,盡管本文中圖示的鋸齒和鋸齒集合76、77為大致平面的,但在葉片后緣處也可采用三維鋸齒來(lái)降低散射噪聲,即,可在深度以及寬度上變化的鋸齒。在額外的增強(qiáng)方案中,可透氣材料(如網(wǎng)、網(wǎng)狀物、網(wǎng)孔)可設(shè)在孔內(nèi)。如果可透氣材料由相對(duì)彈性的材料(如線、彈性橡膠等)形成,則這可提供鋸齒的額外的結(jié)構(gòu)完整性,以防止由于在鋸齒本體中存在孔而引起的鋸齒偏轉(zhuǎn)或變形。將理解的是,鋸齒76沿著葉片的縱向長(zhǎng)度設(shè)在葉片的后緣處。優(yōu)選地,鋸齒設(shè)在距葉片的根部端的葉片的長(zhǎng)度的40%到98%的區(qū)域中。在備選實(shí)施例中,鋸齒設(shè)在葉片的長(zhǎng)度的60%到95%的區(qū)域中。由于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的大部分噪聲產(chǎn)生朝向在朝向葉片的外側(cè)區(qū)段的區(qū)域中出現(xiàn)(由于在這些外部區(qū)段處的相對(duì)高的有效風(fēng)速),故噪聲降低特征在位于這些區(qū)域中時(shí)將最有效率地執(zhí)行。將理解的是,以上實(shí)施例的任何特征均可與任何其它實(shí)施例的特征互換,而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。本發(fā)明不限于本文中描述的實(shí)施例,且可改變或改動(dòng)而不脫離本發(fā)明的范圍。
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