用于叶片疲劳测试的空气阻力减小装置及其安装方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例涉及用于叶片疲劳测试的空气阻力减小装置，更加具体地，涉及 下述用于叶片疲劳测试的空气阻力减小装置及其安装方法：该装置设置在叶片的一侧以减 小疲劳测试期间产生于上下运行的叶片上的空气阻力。
[0002] 本发明的实施例涉及下述用于叶片疲劳测试的空气阻力减小装置及其安装方法： 该装置能够应用于各种形状和尺寸的叶片，该装置重量轻且易于安装。
【背景技术】
[0003] 用于风力发电的风力涡轮机叶片与用来产生升力、推力和控制力的航空用叶片是 有所区别的，因为用于风力发电的叶片被构造用来获得使发电机旋转从而产生电力所必需 的旋转力。
[0004] 用于风力发电的叶片在旋转期间内经受着叶片周围的气动力分布的变化，这样的 现象导致弯曲载荷施加至叶片结构上。
[0005] 为了确保叶片安全运转至少20年，需要对弯曲疲劳载荷和扭转载荷进行疲劳寿 命的检验，为此，主要进行疲劳测试：利用叶片的固有频率（natural frequency)进行的共 振测试（resonance testing)或用安装于地面上的激励器直接确定振幅和频率的力位移测 试（force displacement testing)〇
[0006] 共振测试目前使用最为广泛，因为与力位移测试相比，共振测试能够提供更大的 所需共振振幅，并且能够在更短的测试时间内以更高的疲劳测试效率完成预期的疲劳测 试。
[0007] 传统的共振测试涉及：固定叶片的端部，安装激励器和质量体以获得在上下方向 上的目标振幅，并且进行约一百万至两百万次激励。然而，当使用该方法时，在叶片的挥舞 (flapwise)方向上产生高的空气阻力，因此几乎无法实现目标振幅。此外，当需要更大的激 励力时，疲劳测试时间变得更长。
[0008] 在一百万个周期的疲劳测试期间，叶片运行了约16000公里的距离，在叶片尖端 处达到40公里/小时的最大速度。叶片的尺寸变得越大，上述问题就变得越严重。因此， 需要解决与疲劳测试期间内的空气阻力相关的问题。
[0009] 如图1所示，美国专利公开物US2012-0020798提出了通过在叶片的上部和下部安 装额外的结构来减小产生于叶片上的空气阻力。
[0010] 根据相关技术的实施例，多个绳索3a、3b、3c和3d被用于流线型构件5a、5b和流 线型构件5c、5d的固定，流线型构件5a、5b覆盖叶片10的上表面，流线型构件5c、5d覆盖 叶片10的下表面。此时，叶片10的前边缘14a和后边缘14b暴露于外部。
[0011] 此外，根据相关技术的另一个实施例，为了不使叶片1〇的前边缘14a和后边缘14b 暴露于外部，使上述流线型构件一体化。在这个示例中，用夹子或拉链来紧固流线型构件的 上端P和下端P2。
[0012] 如上所述，相关技术要么使用多个绳索要么使用夹子或拉链来紧固流线型构件， 因而空气阻力减小装置的安装将会花费相当多的时间和成本。
[0013] 此外，根据相关技术的实施例，因为在疲劳测试期间内当气流在叶片边缘（edge) (此处空气速度达到最大值）附近进入流线型构件之间时空气阻力甚至会变得更大，所以 额外结构容易受损。
【发明内容】
[0014] 技术问题
[0015] 本发明旨在解决现有技术中出现的如上所述的问题，因此，本发明的目的是提供 下述用于叶片疲劳测试的空气阻力减小装置：该装置具有位于叶片外侧的空气阻力减小机 构，以及位于空气阻力减小机构与叶片之间的支撑件，该支撑件用来将空气阻力减小机构 保持在预定的形状，由此减小产生于上下运行的叶片上的空气阻力。
[0016] 本发明的另一个目的是提供下述用于叶片疲劳测试的空气阻力减小装置以及使 用该装置的安装方法：所述装置能够应用于各种形状和尺寸的叶片，易于安装且具有增强 的耐久性。
[0017] 本发明的又一个目的是提供下述用于叶片疲劳测试的空气阻力减小装置以及使 用该装置的安装方法：该装置具有位于空气阻力减小机构外表面的多个沟槽以使空气阻力 减小效果最大化。
[0018] 技术方案
[0019] 为了实现上述的目的，提供了一种用于叶片疲劳测试的空气阻力减小装置，其包 括空气阻力减小机构，所述空气阻力减小机构具有闭环横截面，所述闭环横截面内部容纳 风力叶片，并且所述空气阻力减小机构被构造为通过保持与所述风力叶片的两个表面相距 的距离来减小在疲劳测试期间产生的空气阻力，其中，所述空气阻力减小机构的内部设置 有支撑件，所述支撑件的内部限定有导致所述空气阻力减小机构的部分外轮廓弯曲的填充 空间。
[0020] 此外，提供了一种用于叶片疲劳测试的空气阻力减小装置，其包括：空气阻力减小 机构，所述空气阻力减小机构具有闭环横截面，所述闭环横截面内部容纳风力叶片，并且所 述空气阻力减小机构被构造为通过保持与所述风力叶片的两个表面相距的距离来减小在 疲劳测试期间产生的空气阻力；和支撑件，所述支撑件位于所述空气阻力减小机构的内部， 所述支撑件具有导致所述空气阻力减小机构的部分外轮廓弯曲的弯曲形状。
[0021] 在另一个类别中，提供了一种用于叶片疲劳测试的空气阻力减小装置的安装方 法，所述安装方法包括：准备步骤，即，准备空气阻力减小机构，所述空气阻力减小机构具有 内部容纳风力叶片的闭环横截面和内部限定有填充空间的支撑件，流体填充至所述填充空 间，所述流体包括气体；安装步骤，即，将所述空气阻力减小机构安装在所述风力叶片的外 表面；和完成步骤，即，形成平面部和一对弯曲部，其中，所述一对弯曲部具有弯曲表面且通 过将所述流体导入所述填充空间来与所述叶片的两个表面间隔开，且所述平面部具有位于 所述一对弯曲部之间的平面。
[0022] 此外，提出了一种叶片疲劳测试用空气阻力减小装置的安装方法，所述安装方法 包括：准备步骤，即，准备空气阻力减小机构，所述空气阻力减小机构具有内部容纳风力叶 片的闭环横截面且保持与所述叶片的两个表面相距的距离，所述空气阻力减小机构包括支 撑件，所述支撑件位于所述空气阻力减小机构内并且具有导致所述空气阻力减小机构的部 分外轮廓弯曲的弯曲形状；安装步骤，即，将所述空气阻力减小机构安装在所述风力叶片的 外表面；和完成步骤，即，形成平面部和一对弯曲部，其中，所述一对弯曲部通过将所述支撑 件置于所述空气阻力减小机构与所述叶片之间来与所述叶片的两个表面间隔开，且所述平 面部具有位于所述一对弯曲部之间的平面。
[0023] 有益效果
[0024] 根据本发明的实施例，用于叶片疲劳测试的空气阻力减小装置通过使用将风力叶 片容纳在横截面为闭环构造的空气阻力减小机构的内部这一结构来提供增强的耐久性，并 同时减小上下运行的叶片上的空气阻力。
[0025] 此外，本发明具有相对简单的结构，该结构采用了限定有空气阻力减小机构内的 将被填充气体的填充空间的支撑件；或该结构采用了具有导致空气阻力减小机构的部分外 轮廓弯曲的弯曲轮廓的支撑件。因此，本发明在具有大幅降低制造和安装成本这一优势的 同时，能够容易地应用于各种形状和尺寸的叶片。
【附图说明】
[0026] 图1图示了根据现有技术的安装在风力涡轮机叶片上的流线型罩结构；
[0027] 图2是根据本发明实施例的用