用于风力涡轮机叶片的降噪器的制作方法

技术领域

本发明涉及翼型上的降噪装置，并且具体地涉及风力涡轮机叶片上的降噪器。

背景技术：

当流过风力涡轮机叶片的空气的边界层中的湍流涡旋经过叶片后缘时，叶片产生了不期望的气动噪声。这些涡旋与后缘相互作用从而形成了被感知为可听见的噪声的声压力波。降噪器（例如延伸离开后缘的并且与流离叶片的弦向气流一致排布的附加的锯齿状齿结构）已经被用于降低气动噪声。虽然此类对后缘的修改已经是有效的，但是在风力涡轮机工业中仍继续存在进一步降低气动噪声的需要以便满足规定并且使得对选址的异议降到最低。

技术实现要素：

简要地讲，本发明的方面涉及降低由风力涡轮机叶片产生的噪声。

本发明的第一方面提供了一种风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机叶片包括叶片主体，所述叶片主体具有前缘、后缘、吸力侧和压力侧。所述风力涡轮机叶片进一步包括降噪器，所述降噪器设置在所述叶片主体的一部分上以便修改在所述叶片主体上的气流从而有效地降低声发射，所述叶片主体的该部分在所述后缘的上游部分地延伸。

本发明的第二方面提供了一种用于风力涡轮机叶片的降噪器，所述降噪器包括多孔层，所述多孔层用于附接到风力涡轮机叶片的一部分，所述风力涡轮机叶片的该部分部分地在所述叶片的后缘的上游。所述层包括气流修改结构，所述气流修改结构被构造成至少部分地延伸到在叶片上的、在所述后缘上游的气流的边界层中，从而有效地降低声发射。

本发明的第三方面提供了一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括至少一个叶片，所述至少一个叶片具有前缘、后缘、吸力侧和压力侧。所述风力涡轮机进一步包括降噪器，所述降噪器设置在所述叶片的一部分上以便修改在所述叶片上的气流从而有效地降低声发射，所述叶片的该部分在所述后缘的上游部分地延伸。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的风力涡轮机叶片的透视图。

图2是沿线2-2看到的图1的叶片的弦向截面图，并且该截面图示出了在后缘处的涡旋的形成。

图3是沿线2-2看到的图1的叶片的弦向截面图，并且该截面图示出了从后缘向上游定向的声波传播。

图4是沿线4-4看到的图1的叶片的弦向截面图，该截面图示出了在后缘的上游安装在压力和吸力侧上的示例的降噪器。

具体实施方式

为了有助于理解本公开的实施例、原理和特征，在下文中关于说明性的实施例中的实施方式对它们进行了阐明。然而，本公开的实施例不限于在所描述的系统或方法中使用。

下文中所描述的组成各种实施例的部件和材料意图是说明性的而不是限制性的。与本文所描述的材料相比可执行相同或类似功能的许多适合的部件和材料意图被包括在本公开的实施例的范围内。

在风力涡轮机工业中，常规的降噪技术集中于沿气流排布的后缘附加物从而减弱和/或重定向形成在该后缘的中断处的声压力波。诸如从后缘弦向延伸的锯齿状“齿” 的降噪结构已经用于实现一定程度的噪声减弱。相比于这种使用延伸离开后缘的降噪装置的常规认知，本发明的发明人创造性地意识到在不会不利地增加气动阻力的情况下，可以有效地沿在后缘上游的叶片的一部分施加降噪器。

图1示出了风力涡轮机叶片10，该风力涡轮机叶片10具有在前缘16和后缘18之间弦向延伸的压力侧12和吸力侧14。叶片10从叶尖20纵向地延伸到叶根22。图2示出了在截面2-2处截取的叶片10的弦向截面图。随着叶片10移动穿过空气，湍流涡旋32在附接到叶片10的压力侧12和吸力侧14的边界层34中形成。这些涡旋32与后缘18相互作用以产生传播声压力波的散播。图3示出了声压力波24、25，该声压力波24、25从后缘18沿上游方向26相反于在压力侧12和吸力侧14上的气流28、30来进行传播。本发明人已经意识到这些声压力波24、25是叶片10所产生的声学噪声的重要来源。

在图1和图4所示出的本发明的实施例中，叶片10包括叶片主体11，该叶片主体11具有降噪器36，该降噪器36设置在叶片主体11的一部分40上，叶片主体11的该部分40在后缘18的上游部分地延伸。降噪器36修改在叶片主体11上的气流28从而降低声发射。降噪器36的作用是在后缘18处引发较弱的散播并且产生与该后缘散播相互作用的散播从而弱化声压力波24、25。在另一方面，降噪器18的作用是将较低频率的能量转变成较高频率，该较高频率在到达地平面之前在大气中消散得更快。例如，降噪器36促进了较小的流结构的形成，该较小的流结构产生容易被大气减弱的高频声学噪声。降噪器36可以设置在吸力侧14上、设置压力侧12上或设置在吸力侧14和压力侧12两者上。降噪器36可以在靠近后缘18处沿叶片主体11的长度的一些或全部连续地或间断地延伸。在实施例中，降噪器36的下游边缘41邻近后缘18设置。在可具有进行降噪的后缘18的附加物（例如锯齿状齿48）的叶片10中，降噪器36可以设置在该锯齿状齿48的上游。降噪器36可以是附接到叶片主体11的分开制造的零件或者可以与叶片主体11一体成型。

在实施例中，降噪器36包括具有宽度42的条带，该宽度42在弦长46的大约10%到25%之间。在其他实施例中，该降噪器36包括具有宽度42的条带，该宽度42小于弦长的大约10%，并且在使不利的叶片空气动力性最小化的同时取决于所期望的降噪水平可以具有小于弦长46的大约5%的宽度42。不同的宽度42可以沿叶片主体11在不同位置处使用，并且任何条带的宽度42可以是可变的。而且，降噪器36具有远小于本地弦长46的厚度44从而实现对噪声的降低而没有负面地影响叶片10的效率。例如，降噪器36可以具有小于本地弦长的大约1%的厚度44，并且可以具有小于本地弦长的大约0.5%的厚度。在其他实施例中，降噪器包括在本地弦长46的大约0.1%和1%之间的厚度44。虽然提供了示例性的尺寸，但要理解此类尺寸仅仅是说明性目的并且可以在其他实施例中采用更大或更小的尺寸来用于厚度44和宽度42。降噪器36可以在其整个长度和宽度上具有相同的厚度44，或者仅在其整个长度和宽度的一部分上具有相同的厚度44，并且关于该层的任何尺寸，厚度44可以改变。例如，由于弦长46沿着叶片10的纵向长度变化，作为弦长46的一定百分比的厚度44可以在靠近尖部20处占弦长46较大的百分比并且在靠近根部22处占弦长46相对较小的百分比。

在另一方面中，降噪器36可以包括多孔层37，该多孔层37允许至少部分的气流从中穿过。在实施例中，多孔层37可以具有在大约25%和75%之间的孔隙度，并且在另一实施例中，可以具有在大约40%和60%之间的孔隙度。多孔层37可以包括吸音材料，例如泡沫、纤维或者天然或合成纺织材料。例如，该多孔层37可以包括开孔泡沫、毡制品、玻璃纤维、毛制品、丝制品、植物纺织物、矿物纺织物和玻璃、玄武岩和/或石棉纤维、以及合成纺织物（诸如GORE-TEX®膜和织物、聚酯、丙烯酸树脂、尼龙、斯潘德克斯弹性纤维、Kevlar®和/或这些和纺织物的任意组合），或其任意组合。多孔层37可以在其整个长度和宽度42上是多孔的，或仅在其整个长度和宽度42的一部分上是多孔的，并且关于层37的任何尺寸，孔隙度可以改变。穿孔可以形成在层37中以便提供额外的孔隙度和/或引导气流沿期望的方向从中穿过。

在另一实施例中，降噪器38包括延伸离开叶片主体11的多个刚毛39。刚毛39通过产生与来自叶片10的后缘18的声压力波24、25相互作用并且弱化该声压力波24、25的声波来充当消音器。刚毛39还促进小的流结构的形成并且通过增加噪声能够沿着传播的可能的方向来使该噪声信号扩散。刚毛39可以关于叶片主体11具有各种长度、形状、直径和取向角度。在实施例中，刚毛39的至少一部分可以排布成弦向的行。

虽然已经以示例的形式公开了本发明的实施例，但本领域的技术人员将会明白在不偏离所附权利要求中所阐明的本发明的精神和范围及其等同物的情况下可以在其中作出许多修改、添加和删除。