本实用新型涉及风力发电机组的叶片降噪领域，具体地说，本实用新型涉及一种具有降噪装置的叶片以及包含该叶片的风力发电机组。
背景技术：
随着风力发电机组的容量越来越大，风机叶片捕获风能的能力也越来越强，同时风机叶片所带来的噪声也在增加，给环境带来了噪声污染。因此，有必要对叶片进行降噪。一般而言，叶片产生噪声主要是因为叶片表面的湍流边界层和位于叶片后缘部分的叶片后缘立面作用产生的。
目前，通常在叶片后缘安装降噪装置以改变边界层脱涡的方向和频率，从而降低相关噪声。但是，这种降噪装置具有各种缺点，降噪效果可能不能充分实现。例如，在将降噪装置安装在叶片后缘位置时，一般认为可能会增加叶片的弦长，造成叶片载荷增加。另外，这些降噪装置可能仅考虑了叶片翼型二维流场性质，在叶片后缘边界层的脱涡方向和频率方面改变效果有限，因而降低了最终实现的降噪效果。
另外，在采用多个单独的降噪装置进行降噪时，需要依次单独安装各个降噪装置，这使得安装过程较为繁琐复杂，且安装难度较大。
技术实现要素：
根据本实用新型的一方面，提供了一种叶片，在所述叶片的后缘附近安装有降噪装置，所述降噪装置包括多个降噪单元，所述降噪单元包括上边缘相连接的迎风面和背风面，并且所述迎风面和背风面随着向横向两侧延伸而渐缩，从而形成有两个尖角部。
可选地，所述降噪装置在所述叶片的弦向上安装在距所述叶片的最前缘的距离大于90％弦长的位置。
可选地，所述降噪单元呈月牙形沙丘状，所述降噪单元还包括底表面，所述迎风面、所述背风面和所述底表面相互连接而形成闭合立体结构，所述迎风面为凸面，所述背风面为凹面，所述尖角部形成在所述迎风面、所述背风面和所述底表面之间的相交处。
可选地，所述降噪单元相对于两个尖角部之间的中心面是对称的。
可选地，所述多个降噪单元按照相邻的降噪单元的尖角部彼此接触或相隔预定距离的方式布置，所述预定距离小于所述降噪单元的两个尖角部之间距离的两倍。
可选地，所述降噪单元位于所述叶片的后缘立面内侧或所述降噪单元的一部分超出所述后缘立面。
可选地，在所述降噪单元的一部分超出所述后缘立面时，在所述叶片的弦向上所述降噪单元的超出所述后缘立面的长度不超过所述降噪单元的总尺寸的30％。
可选地，所述降噪装置还包括基板，所述多个降噪单元通过所述基板安装在所述叶片上。
可选地，所述降噪单元的一部分超出所述叶片的后缘立面，所述底表面呈台阶状，包括第一子表面、第二子表面和第三子表面，所述第三子表面连接所述第一子表面和第二子表面，所述第一子表面安装在所述叶片的吸力侧表面和压力侧表面中的一个上，所述第三子表面与所述叶片的后缘立面彼此贴合，所述第二子表面处于所述叶片之外并与所述吸力侧表面和压力侧表面中的另一个平顺过渡。
可选地，所述降噪装置还包括基板，所述多个降噪单元的第一子表面通过所述基板安装在所述叶片上。
可选地，所述基板呈楔形板形式，所述基板的远离所述降噪单元的边缘与所述叶片的表面平顺过渡。
可选地，所述基板包括：主体部，呈楔形板形式，所述多个降噪单元通过所述主体部安装在所述叶片上，所述主体部的厚度沿着所述叶片的后缘到所述叶片的前缘的方向逐渐减小，所述主体部的远离所述降噪单元的边缘与所述叶片的表面平顺过渡，所述主体部的与所述降噪单元连接的边缘与所述后缘立面齐平；填充部，从所述主体部向下游延伸而填充相邻的降噪单元之间的空间，所述填充部的上表面与所述主体部的上表面平顺过渡并且平缓地延伸到所述降噪单元的尖角部，且所述填充部的下表面与所述第二子表面齐平。
可选地，所述基板连接在相邻的降噪单元之间，并填充相邻的降噪单元的相面对的迎风面之间的空间，相邻的降噪单元的尖角部接触或间隔预定距离。
可选地，所述迎风面与所述两个尖角部之间的中心面的相交线相对于所述底表面的角度为10-50度。
可选地，所述背风面与所述两个尖角部之间的中心面的相交线相对于所述底表面的角度为20-50度。
可选地，所述迎风面与所述背风面之间的相交线的最高点距所述底表面的距离为2-30mm。
可选地，所述降噪单元的两个尖角部之间的距离为30-300mm。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种风力发电机组，该风力发电机组包括上述叶片。
所提供的叶片设置有降噪装置，该降噪装置能够以各种合适的布置方式装配在叶片的后缘附近，可有效地减小叶片后缘立面处的边界层，显著地降低叶片产生的噪声水平。降噪装置的结构简单，不会增大叶片的弦长，并且便于制造和安装。在安装时，可以首先通过将所有的降噪单元装配在基板上，然后再一起装配到叶片上，或者在制造降噪装置时，可将降噪单元和基板作为一体制造，从而可将其一次性地装配到叶片上，从而能够显著地简化装配过程，并且提供安装精度。
附图说明
图1是根据本实用新型的实施例的叶片的结构示意图；
图2是图1所示的降噪装置的降噪单元的立体结构示意图；
图3是图2所示的降噪单元周围的气流场的示意图；
图4是图1的A-A向的截面图；
图5是根据本实用新型的实施例的降噪装置安装在叶片上的安装示意图；
图6是根据本实用新型的实施例的降噪装置安装在叶片上的安装示意图；
图7是根据本实用新型的实施例的降噪装置安装在叶片上的安装示意图；
图8是图7所示的降噪装置的结构示意图；
图9是图7所示的降噪装置的另一结构示意图；
图10是图9所示的基板的结构示意图；
图11是根据本实用新型的实施例的降噪装置的结构示意图。
附图标记说明：
1：叶片，11：叶尖，12：叶根，13：压力侧表面，14：吸力侧表面，15：后缘，16：前缘，17：后缘立面，2：降噪单元，21：迎风面，22：背风面，23：底表面，231：第一子表面，232：第二子表面，233：第三子表面；24：尖角部，3：基板，31：上表面，32：下表面，33：主体部，34：填充部，35：侧表面。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能够更好的理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。
参照图1至图4，图1是根据本实用新型的实施例的叶片的示意图，图2是图1所示的降噪装置的降噪单元的结构示意图，图3是图2所示的降噪单元周围的气流场的示意图；图4是图1的A-A向的截面图。
通常，风力发电机组的叶片1包括叶尖11和与轮毂连接的叶根12，同时，叶片1还包括前缘16和后缘15以及在前缘16和后缘15之间延伸的压力侧表面13和吸力侧表面14，如图1所示。在风力发电机组运行时，由于叶片1的这两个表面上的湍流边界层和叶片后缘立面17作用而产生噪声，这些噪声产生的主要位置在叶片1的后缘15处。
根据本实用新型的实施例，在叶片1上设置有降噪装置，以改变叶片1的压力侧13或吸力侧表面14上的边界层脱涡的方向和频率，从而降低噪声。该降噪装置安装在叶片1的后缘15处，具体地，设置在叶片1的后缘处或附近，并可位于叶片1的吸力侧表面14和/或压力侧表面13上。具体在安装时，降噪装置可在叶片1的弦向上安装在距叶片1的最前缘大于90％弦长的位置处，从而安装在靠近叶片1的后缘的位置处，以改变此处的气流场实现降噪。
降噪装置包括多个降噪单元2。图2示出了单个降噪单元2的立体图。如图2所示，降噪单元2可包括迎风面21和背风面22，迎风面21和背风面22的上边缘相连接而大体上形成脊状，并且迎风面21和背风面22在朝向横向延伸时渐缩，从而在两者连接的末端处形成两个尖角部24。这里，横向指的是与叶片1的弦向垂直的方向。
除此以外，降噪单元2还可进一步包括底表面23，这三个表面相互连接而形成闭合的三维立体结构，大体上呈月牙形的沙丘状，如图2所示。本实用新型所提供的降噪单元2并不限于这种形状，还可以采用其他合适的形式。迎风面21是具有一定凸出度的曲面，背风面22是具有一定凹入度的曲面，底表面23在下方连接迎风面21和背风面22。另外，迎风面21也可以是平面或者凹凸不平的表面。迎风面21和背风面22都从降噪单元2的上游顶端(即，如图3所示的最左端)以一定曲率向下游延伸，而底表面23可以是平面或适应叶片1的表面的曲面，这三个表面闭合形成的两个尖角部24处于最下游的位置，尖角部24相当于降噪单元2的两翼，顺着气流方向延伸。
降噪单元2可以是对称结构，例如，可相对于两个尖角部24之间的中心面对称。迎风面21与两个尖角部24之间的中心面的相交线相对于底表面23的角度可以为10-50度，例如，可以为30度左右，背风面22与两个尖角部24之间的中心面的相交线相对于底表面23的角度可以为20-50度，例如，可优选地为34度左右。迎风面21与背风面22之间的相交线的最高点距底表面23的距离可以为2-30mm，降噪单元2的两个尖角部24之间的距离可以为30-300mm。
在图3中，气流的方向由左至右，气流P首先吹向迎风面21，然后在经过迎风面21和背风面22之间的相交线之后，会在背风面22下游区域处形成涡流管且可能会形成负压区，如图3中的虚线所示。该涡流管从底表面23下游区域处吸气，且如图所示，涡流管内的气流沿顺时针方向(在图3所示的方位下，在从下向上的方位观看)流动，且涡流管的各个截面上的旋转方向和涡量强度均相同，只是截面积大的截面所对应的旋转角速度小，而截面积小的截面所对应的旋转角速度大，因此在降噪单元2的两个尖角部24处，涡流管的截面积趋向于无穷小，旋转角速度趋向于无穷大，因而构成奇点效应，这必然导致涡流管在此处发生破裂，引发排气与涡破碎现象。同时，由于在中央位置附近，涡流管的方向大体上与气流方向垂直，而在尖角部24位置附近，涡流管的方向大体上平行于气流方向，因此，在在两个尖角部24处破碎的涡流管的方向发生接近90°的变化，这样，相邻的两个降噪单元的两个涡的方向刚好相反，从而相互抵消。因此，由于降噪单元2形成的涡流管、涡流管的吸气作用并且相邻的涡流管破碎时发生的抵消作用，使得叶片后缘立面17附近的边界层显著变小，从而达到降噪的效果。
在具体装配时，如上所述，降噪装置可安装在叶片1的压力侧表面13和/或吸力侧表面14上，即，可都安装在压力侧表面13上或者吸力侧表面14上，也可以其中一些降噪装置安装在压力侧表面13上，另一些降噪装置安装在吸力侧表面14上。为便于描述，在下面的实施例中将以降噪装置安装在压力侧表面13上为例进行说明。
如图4所示，在本实用新型的一个实施例中，降噪装置的降噪单元2直接安装在压力侧表面13的后缘处，气流从右向左流动，迎风面21处于上游位置，背风面22处于迎风面21下游，底表面23被安装在压力侧表面13上，即，底表面23的形状可与所安装到的压力侧表面13的部分相匹配。底表面23可以粘贴在压力侧表面13上，或者采用其他合适的固定方式。
降噪单元2在叶片1的后缘15处可以相对齐地排布或者排成一排，或者可以彼此在气流的方向上相错开一定距离布置。例如，降噪单元2可以相对于叶片1的后缘立面17平行地排布，或者其中一些降噪单元2距后缘立面17近些，另一些降噪单元2距后缘立面17远些，当然，距后缘立面17的距离需要适当地确定，不能太远，以避免影响降噪效果。
相邻的两个降噪单元2可以彼此接触地布置，也可以相隔预定距离布置。例如，在图5所示的实施例中，相邻的降噪单元2的彼此相面对的尖角部24在叶片1的后缘15延伸的方向上相隔预定距离L，该预定距离L同样需要适当地确定，不能设置得太大，例如，在叶片1的后缘立面17延伸的方向上，预定距离L可小于降噪单元2的两个尖角部24之间的距离(即，降噪单元2的长度)的两倍。另外，相邻两个降噪单元2相隔的预定距离L可以不同于另外两个相邻的降噪单元2之间的预定距离，也就是说，降噪单元2在压力侧表面13上可以均匀地分布，也可以不均匀地分布，这可根据降噪要求具体设计。
或者，在图6所示的实施例中，相邻的降噪单元2的彼此相面对的尖角部24彼此刚好接触，也即，在这两个尖角部24之间没有间隙。
需要说明的是，降噪单元2的排布还可以采用以上两种方式相组合的方式，即，其中一些降噪单元2可彼此相隔一定的距离，而另一些降噪单元2可以彼此接触。
另一方面，降噪装置的降噪单元2在布置时还可以都处于叶片1的后缘立面17内侧、与该后缘立面17对齐或者超出后缘立面17。当然，降噪单元2还可以采用这三种排布方式中的任意组合的方式进行排列，也即，一些降噪单元2可以布置在后缘立面17内侧，一些降噪单元2可以与后缘立面17对齐，另外一些降噪单元2可超出后缘立面17。优选地，所有的降噪单元2可处于后缘立面17的同一侧。
在降噪单元2的一部分超出后缘立面17的情况下，在叶片1的弦向上，降噪单元2的超出后缘立面17的长度不超过降噪单元2的总尺寸的30％，或者该数值也可以大于30％。
例如，如图4至图6所示，降噪单元2与叶片1的后缘立面17对齐，也即，降噪单元2的尖角部24与后缘立面对齐，从而如上所述地排成一排布置。
或者，如图7所示，降噪单元2的一部分超出后缘立面，在这种情况下，迎风面21和底表面23的形状相对于图4至图6中的实施例改变。具体地，迎风面21可大体上包括处于叶片1上方的部分和处于叶片1后方的部分，这两个部分之间在后缘立面处形成有台阶。同时，背风面22与底表面23之间的相交线全部处于后缘立面17下游，底表面23被大体分成了多段，包括第一子表面231、第二子表面232和第三子表面233，这三个子表面可大体上彼此呈台阶状，该台阶处于叶片1的后缘立面17处。第一子表面231安装在叶片1的压力侧表面13上，而第二子表面232处于后缘立面下游并且可与吸力侧表面14平顺过渡或者齐平，第三子表面233处于第一子表面231和第二子表面232之间并且可紧贴叶片的后缘立面处表面，以便将降噪单元2以其一部分超出叶片1的后缘立面的方式安装在叶片1上。
各个降噪单元2可以直接安装在叶片1的压力侧表面13上，如图4所示，也可以通过其他部件安装在压力侧表面13上，如图7所示。
在以上参照图1至图6所描述的实施例的基础上，降噪装置进一步包括基板3，降噪单元2可以通过该基板3安装在叶片1的表面上。
不论降噪单元2相对于叶片1的表面如何布置和安装，都可以安装基板3。也即，在图1至图6中示出的降噪单元2处于后缘立面17内侧或者对齐的情况下，也可在降噪单元2与叶片1之间安装基板3。在如图7所示的降噪单元2的一部分超出后缘立面17的实施例中，降噪单元2的一部分处于基板3上，另一部分位于叶片1之外。
在图7中，基板3安装在第一子表面231与压力侧表面13之间。在这种情况下，在增设了基板3时，并不影响降噪单元2在叶片1的表面上的排布，仍可按照以上参照图1至图6所描述的多种方式布置，只需在各个降噪单元2与叶片1之间再进一步装上基板3即可。因为降噪单元2有多种布置方式，还可以以相结合的布置方式进行排布，因此，按照布置方式的不同，可以将降噪单元2分成多组，例如，可将以相同方式布置且彼此靠近的降噪单元2列为一组，那么这组降噪单元便可采用一个基板3安装。当然，如果所有的降噪单元2的排布方式允许时，还可以采用单个基板3将所有降噪单元2安装在叶片1上。
基板3的一部分可处于降噪单元2的上游。基板3的下表面32安装在压力侧表面13上，例如，可通过粘结或其他合适的方式固定。基板3可大体上呈楔形板形式，厚度沿着与气流方向相反的方向逐渐减小，即，楔形板的尖的边缘处于最上游，并且基板3的上表面31可与压力侧表面13平顺过渡，以避免在基板3与叶片1之间存在尖锐结合而影响气流场的分布和降噪效果，并且上表面31在各处都是平顺过渡的，不存在尖角过渡。
在将降噪装置安装到叶片1上时，可先将所有的降噪单元2装配到基板3上，然后将这两者形成的组件装配到叶片1上。在优选的实施例中，可将基板3与降噪单元2作为一体进行制造，这样，在装配时，能够省略依次安装各个降噪单元2的操作，从而显著简化降噪装置的运输和装配，并且在装配时，还可以确保降噪单元2彼此之间的对齐(若采用这样布置方式的话)关系，而不必在安装时人工对齐，从而可确保降噪效果。
可采用任何合适的基板形式。例如，在安装之后降噪单元2的尖角部24与后缘立面17对齐而整个处于叶片1上时，基板3也可以整个处于叶片1上，并且大体上呈矩形的楔形板形式，基板3的远离降噪单元2的边缘(或者上游边缘)与叶片表面平顺过渡，而与降噪单元2连接的边缘(或者下游边缘)可与后缘立面17对齐。
在安装之后降噪单元2的超出后缘立面17时，如图8所示，基板3的与降噪单元2连接的边缘(或者下游边缘)与后缘立面17对齐，也就是说，基板3整个处于叶片1上。需要说明的是，虽然图8中示出的相邻的降噪单元2相隔预定距离，但是，对于相邻的降噪单元2彼此接触的实施例而言，也可使用图8中示出的基板3。
另外，如图9所示，基板3的一部分超出了后缘立面17。具体地说，基板3可包括主体部33和填充部34，如图10所示。主体部33的形状可类似于图8中示出的基板形状，即，处于降噪单元2的第一子表面231和压力侧表面13之间，其厚度沿着与从叶片1的后缘15到前缘16的方向逐渐减小，并且主体部33的与降噪单元2连接的边缘(或者下游边缘)与后缘立面17齐平，主体部33的远离降噪单元2的边缘(或者上游边缘)和上表面与压力侧表面13平顺过渡，而下表面可粘贴在压力侧表面13上。填充部34从主体部33向下游延伸并填充相邻的降噪单元2之间的空间。填充部34的上表面与主体部33的上表面平顺过渡，并可平缓地向下游延伸，最终延伸到降噪单元2的尖角部24，从而完全填充相邻的降噪单元2之间的空间，进而避免在叶片1与相邻两个降噪单元2之间形成孔洞而降低降噪效果。填充部34的下表面可与降噪单元2的第二子表面232齐平。主体部33和填充部34优选地为一体式结构。通过设置具有填充部34的基板3，可以使降噪装置周围的气流场更加流畅，进一步减小叶片后缘立面17处或后方的边界层，强化降噪效果。需要说明的是，虽然图9中示出的相邻的降噪单元2彼此接触，但是，对于相邻的降噪单元2相隔预定距离的实施例而言，也可使用图9中示出的基板。
另外，如图11所示，基板3连接在相邻的降噪单元2之间，并填充相邻的降噪单元2的相面对的迎风面21之间的空间。具体地说，基板3的侧表面35处于相邻的降噪单元2的中心面与迎风面21之间的相交线之间，且侧表面35可以为平面。基板3的上表面31随着降噪单元2的迎风面21和背风面22的相交线延伸，或者与该相交线对齐。基板3的下表面32可与降噪单元2的底表面23对齐地延伸。需要说明的是，虽然在图11中示出了相邻的降噪单元2彼此接触，并且降噪单元2的一部分超出叶片1的后缘15，但是所示出的基板3同样适用于相邻的降噪单元2相隔预定距离的情况，也同样适应于降噪单元2完全处于叶片1的压力侧表面13上的情况(包括降噪单元2的最下游的尖角部24与后缘立面对齐或者处于后缘立面内侧这两种实施例)。
另外，降噪装置的降噪单元2的大小可以不尽相同，例如，可根据叶片1的后缘15后的气流场分布，将一些降噪单元2的尺寸设计得大些，将一些降噪单元2的尺寸设计得小些。
根据本实用新型所提供的降噪装置，能够方便地装配在叶片的后缘附近上，且可有效地减小叶片后缘立面处的边界层，显著地降低叶片产生的噪声水平。同时，通过基板3，可以显著简化降噪装置的装配，提供作业效率。
另外，根据本实用新型的实施例，还提供了一种风力发电机组，该风力发电机组包括上述叶片1，在该叶片1上可安装有上述降噪装置，且可实现类似的降噪效果。
上面对本实用新型的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本实用新型的保护范围内。