葉片尾緣附件及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種葉片尾緣附件及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置，風(fēng)能以其潔凈和可再生的特點在近些年得到了長足的發(fā)展。隨著風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的長度越來越長，輻射噪聲也隨之增大。對于大型風(fēng)電機(jī)組而言，葉片的氣動噪聲是主要的噪聲源，尤其是流經(jīng)葉片表面的湍流與尾緣相互作用引起的“湍流邊界層尾緣噪聲”。
[0003]NLR(荷蘭航空航天國家實驗室)對大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組噪聲源定位的研宄結(jié)果顯示，葉片靠近葉尖的位置(展向80-95%非純?nèi)~尖)輻射噪聲最大，并且頻率越大的噪聲源距離葉尖越近。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中提出了一種降低靠近葉尖位置輻射噪聲的方案，如圖1所示，葉片的降噪結(jié)構(gòu)中在葉片I展向的不同位置使用了大小和形狀相同(或稍有不同)的鋸齒，即圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)中的三角齒2，研宄結(jié)果表明，這種技術(shù)方案只能降低某一頻段的噪聲但是降幅十分有限，甚至增大另一頻段的噪聲，降噪效果并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片氣動噪聲的葉片尾緣附件及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種葉片尾緣附件，所述葉片尾緣附件包括:多個鋸齒單元，所述鋸齒單元固定安裝在葉片的尾緣上，所述鋸齒單元包括多個鋸齒，多個所述鋸齒在遠(yuǎn)離葉片的方向收縮排布，使所述鋸齒單元向遠(yuǎn)離葉片的方向逐漸變窄。
[0008]較優(yōu)地，所述鋸齒單元包括底邊和兩個互不平行的基準(zhǔn)邊，兩個所述基準(zhǔn)邊的延長線相交，并與所述鋸齒單元的底邊共同形成虛擬三角形，多個所述鋸齒均排布在虛擬三角形的范圍內(nèi)。
[0009]較優(yōu)地，的高度和寬度均為所述鋸齒單元所在葉片部位的平均弦長的10%至15%。
[0010]較優(yōu)地，所述鋸齒單元中所述鋸齒的數(shù)量大于3個。
[0011]較優(yōu)地，所述鋸齒的頂角小于30°。
[0012]較優(yōu)地，所述鋸齒的頂角通過圓弧過渡。
[0013]較優(yōu)地，所述鋸齒的邊長與所述鋸齒單元的寬度比值范圍為0.4至0.5。
[0014]較優(yōu)地，所述鋸齒單元的整體輪廓為等邊三角形，兩個等邊位置的所述鋸齒相互對稱。
[0015]較優(yōu)地，所述鋸齒單元中至少一個所述鋸齒的頂角與其他所述鋸齒的頂角的角度不相同。
[0016]較優(yōu)地，所述鋸齒單元中至少一個所述鋸齒的邊長與其他所述鋸齒的邊長不相同。
[0017]較優(yōu)地，所述鋸齒單元采用切割的方式制作成型。
[0018]一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的尾緣上固定連接有以上任意技術(shù)特征的葉片尾緣附件。
[0019]較優(yōu)地，所述葉片尾緣附件安裝在所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片尖端，并且長度為葉片總長度的25%至35%。
[0020]較優(yōu)地，所述葉片尾緣附件通過粘貼的方式固定連接在所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的尾緣上。
[0021]較優(yōu)地，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的尾緣設(shè)置有卡槽，所述葉片尾緣附件卡接在所述卡槽內(nèi)。
[0022]較優(yōu)地，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片和所述葉片尾緣附件一體制作成型。
[0023]本發(fā)明的葉片尾緣附件以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片，采用了包括多個鋸齒的鋸齒單元的結(jié)構(gòu)，使得流經(jīng)葉片表面的湍流形成多個反向渦對并相互抵消，從而能夠在傳播途徑上對噪聲進(jìn)行有效地控制，從而提高了降噪效果。
【附圖說明】
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的葉片降噪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為實施例一中葉片尾緣附件的鋸齒單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的葉片尾緣附件中鋸齒單元與現(xiàn)有技術(shù)中鋸齒對比示意圖；
[0027]圖4為圖1中的鋸齒單元中的鋸齒邊長互不相等示意圖；
[0028]圖5為圖1中的鋸齒單元中的鋸齒角度互不相等示意圖；
[0029]圖6為實施例二中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]其中:1_葉片；2_現(xiàn)有技術(shù)中的二角齒；3_鋸齒單兀；4_鋸齒；5_底邊；6_基準(zhǔn)邊；7_虛擬三角形；8_葉片尾緣附件；9_跡線；W-鋸齒單元的寬度；h-鋸齒單元的高度；α -鋸齒的頂角；L_鋸齒的邊長；0_跡線在鋸齒單元上的終點；0 '-跡線在現(xiàn)有技術(shù)中三角齒上的終點；E_湍流形成的位置。
【具體實施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的葉片尾緣附件及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0032]實施例一
[0033]如圖2所示，一種葉片尾緣附件，葉片尾緣附件包括:多個鋸齒單元3，鋸齒單元3固定安裝在葉片的尾緣上，鋸齒單元3包括多個鋸齒4，多個鋸齒4在遠(yuǎn)離葉片的方向收縮排布，使鋸齒單元3向遠(yuǎn)離葉片的方向逐漸變窄。其中，多個鋸齒4在遠(yuǎn)離葉片的方向收縮排布是指如圖2中所示，多個鋸齒由下至上排布，并且使鋸齒單元3自下而上寬度逐漸減小，使得鋸齒單元3的整體輪廓近似于三角形或梯形形狀，換個角度說，從較遠(yuǎn)的距離來看，就是在大的三角形或梯形的鋸齒單元3的兩個斜邊上設(shè)置很多小的鋸齒4。
[0034]當(dāng)氣流吹向葉片時氣流和葉片相互作用，形成沿葉片表面流動的湍流，湍流在尾緣發(fā)生聲散射，形成有效聲源，并且湍流的強(qiáng)度越大噪聲越大。流經(jīng)葉片表面的湍流在經(jīng)過鋸齒4形成反向旋轉(zhuǎn)的渦對，從而降低湍流的強(qiáng)度，由于與現(xiàn)有技術(shù)中的三角齒2相對比，在寬度相等的條件下，鋸齒單元3包括多個鋸齒4，使湍流能夠在鋸齒單元3的范圍內(nèi)形成多個反向旋轉(zhuǎn)的渦對，多個反向旋轉(zhuǎn)的渦對的相互抵消作用，能夠使湍流的強(qiáng)度大大降低，從而提高了降噪效果，并且實驗證明，這種降噪效果的產(chǎn)生可以適用于任何頻段的噪聲。
[0035]進(jìn)一步地，如圖3所示，鋸齒單元3包括底邊5和兩個互不平行的基準(zhǔn)邊6，兩個基準(zhǔn)邊6的延長線相交，并與鋸齒單元3的底邊5共同形成虛擬三角形7，多個鋸齒4均排布在虛擬三角形7的范圍內(nèi)。這樣能夠縮短湍流在葉片表面流經(jīng)的距離，從而在聲源上對噪聲進(jìn)行了控制，提高了降噪效果。
[0036]現(xiàn)結(jié)合圖3對該技術(shù)方案的降噪原理進(jìn)行說明:
[0037]葉片表面的湍流與尾緣相互作用形成湍流邊界層尾緣噪聲，NASA(美國國家航空航天局)實驗表明，湍流邊界層越厚，湍流邊界層尾緣噪聲越大而形成于葉片表明的湍流，所流經(jīng)距離越長，則湍流邊界層越厚。與現(xiàn)有技術(shù)中的三角齒2相對比，如圖3所示，虛擬三角形7相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)的鋸齒2，虛擬三角形7的底部寬度與鋸齒單元3相同，基本輪廓也與鋸齒單元3近似，但在整體高度上鋸齒單元3要比現(xiàn)有技術(shù)中的三角齒2短。湍流流經(jīng)葉片時，可以將湍流看作是由無數(shù)條理想化的跡線組成的，以其中一條跡線9為例，跡線9以湍流形成的位置E為起點向鋸齒單元3的邊界延展，其與鋸齒單元3邊界的交點O為跡線9在鋸齒單元3上的運(yùn)動終點，即湍流在葉片及鋸齒表面的運(yùn)動終點。在現(xiàn)有技術(shù)中，跡線的延展原理與在鋸齒單元中的延展原理相同，跡線9與虛擬三角形7邊界的交點O丨
(等同于跡線9與技術(shù)中的三角齒2邊界的交點)