风力发电机组叶片及其气流控制方法与流程

本发明涉及风力发电，尤其涉及一种风力发电机组叶片及其气流控制方法。

背景技术：

1、风力发电机组的叶片是吸收风能的核心部件。当气流与叶片进口形成正攻角时，随着攻角的增大，会在叶片后缘点附近产生涡流，而且气流开始从表面分离。当正攻角超过某一临界值时，气流在叶片背部(吸力面)的流动遭到破坏，升力减小，阻力却急剧增加，这种现象称为“失速”。失速后的风力发电机组输出功率明显下降，振动加剧，疲劳加速，影响风力发电机组使用寿命。

2、现有技术中，通常在叶片背部加装涡流发生器，使叶片背部流体产生涡流，增强边界层内的动量，增大翼型的最大升力系数，抑制失速，但是，涡流发生器技术是属于被动流动控制，不能根据风力发电机组的运行工况和实际需求进行主动控制调整，环境适用性较差。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种风力发电机组叶片及其气流控制方法，能够根据风力发电机组的运行工况和实际需求进行主动控制调整，具有较高的环境适用性。

2、第一方面，本发明实施例提供一种风力发电机组叶片，该风力发电机组叶片包括：

3、叶片本体，在自身吸力面上设有安装区；

4、气囊，具有预定长度，气囊贴覆于安装区，在长度方向上的一端朝向叶片前缘，另一端朝向叶片后缘，且在自身长度方向上具有多个弹性腔室，各弹性腔室独立设置，每个弹性腔室均具有开口，每个开口均配置有一个阀门；

5、控制器，电性连接于阀门，用于确定叶片的失速等级，并生成与失速等级对应的多个控制信号，以及将多个控制信号分别发送至气囊的各弹性腔室对应的阀门，使阀门调整对应弹性腔室开口的开合程度，以使弹性腔室获得相应的膨胀外形。

6、在第一方面的一种可能的实施方式中，气囊包括柔性骨架以及封闭膜，封闭膜包覆柔性骨架设置，并形成多个弹性腔室。

7、在第一方面的一种可能的实施方式中，气囊的宽度为5mm～20mm。

8、在第一方面的一种可能的实施方式中，气囊的长度方向与其所在截面位置的翼型弦长之间的夹角为15°～50°。

9、在第一方面的一种可能的实施方式中，气囊的数量多个，多个气囊沿叶片本体的轴向分布，且轴向上相邻两个气囊的一端向靠近彼此、另一端向远离彼此的方向延伸。

10、第二方面，本发明实施例提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括如上所述的风力发电机组叶片。

11、第三方面，本发明实施例提供一种气流控制方法，用于如上所述的风力发电机组叶片，该气流控制方法包括：

12、获取气囊所在截面位置的翼型气动参数；

13、根据翼型气动参数和风力发电机组的运行参数，计算截面位置的实时攻角；

14、基于实时攻角，确定与实时攻角对应的失速等级；

15、基于失速等级，生成与失速等级对应的多个控制信号，并将多个控制信号分别发送至气囊的各弹性腔室对应的阀门，控制阀门调整对应弹性腔室开口的开合程度，以使弹性腔室获得相应的膨胀外形。

16、在第二方面的一种可能的实施方式中，每一失速等级对应一个攻角范围，失速等级n对应的攻角范围的下限大于等于失速等级n-1对应的攻角范围的上限，n大于1。

17、第四方面，本发明实施例提供一种气流控制装置，该气流控制装置包括：

18、参数获取模块，用于获取气囊所在截面位置的翼型气动参数；

19、实时攻角计算模块，用于根据翼型气动参数和风力发电机组的运行参数，计算截面位置的实时攻角；

20、失速等级确定模块，用于基于实时攻角，确定与实时攻角对应的失速等级；

21、控制模块，用于基于失速等级，生成与失速等级对应的多个控制信号，并将多个控制信号分别发送至气囊的各弹性腔室对应的阀门，控制阀门调整对应弹性腔室开口的开合程度，以使弹性腔室获得相应的膨胀外形。

22、第五方面，本发明实施例提供一种电子设备，该电子设备包括：处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；处理器执行计算机程序时实现如上文所述的气流控制方法。

23、第六方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的气流控制方法。

24、如上，本发明实施例的叶片本体的吸力面上贴覆有气囊，该气囊在自身长度方向上具有多个弹性腔室，各弹性腔室独立设置，每个弹性腔室均具有开口，每个开口均配置有一个阀门。如此，控制器先确定叶片的失速等级，并生成与失速等级对应的多个控制信号，以及将多个控制信号分别发送至气囊的各弹性腔室对应的阀门，就能够使阀门调整对应弹性腔室开口的开合程度，从而使弹性腔室获得相应的膨胀外形。

25、与在叶片背部加装涡流发生器相比，本发明实施例能够根据叶片的失速等级，主动调整气囊中各弹性腔室的压力，使弹性腔室获得相应的膨胀外形，从而在叶片吸力面位置处产生能够抑制当前失速情况的涡流，实现了对叶片吸力面气流的主动控制，具有较高的环境适用性，能够适用于各种复杂工况，比如高海拔、高温引起的空气密度下降、因环境污染及雨蚀导致的前缘粗糙度增加或者极端风况的变化等。

26、此外，基于本发明实施例中的气囊，风力发电机组能够根据运行工况和实际需求主动控制叶片吸力面的气流，从而在避免叶片失速的同时，使叶片获得最优气动性能和气弹稳定性，提高和增强了叶片的气动稳定性，如此，叶片在运行中能够保持在最优升阻比状态，有利于提高风力发电机组发电量，综合经济性表现优异。

技术特征：

1.一种风力发电机组叶片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片，其特征在于，所述气囊包括柔性骨架以及封闭膜，所述封闭膜包覆所述柔性骨架设置，并形成所述多个弹性腔室。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片，其特征在于，所述气囊的宽度为5mm～20mm。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片，其特征在于，所述气囊的长度方向与其所在截面位置的翼型弦长之间的夹角为15°～50°。

5.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片，其特征在于，所述气囊的数量多个，多个所述气囊沿所述叶片本体的轴向分布，且轴向上相邻两个气囊的一端向靠近彼此、另一端向远离彼此的方向延伸。

6.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求1～5任一项所述的风力发电机组叶片。

7.一种气流控制方法，用于如权利要求1～5任一项所述的风力发电机组叶片，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的气流控制方法，其特征在于，每一失速等级对应一个攻角范围，失速等级n对应的攻角范围的下限大于等于失速等级n-1对应的攻角范围的上限，n大于1。

9.一种气流控制装置，其特征在于，所述气流控制装置包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7或8所述的气流控制方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7或8所述的气流控制方法。

技术总结本发明公开一种风力发电机组叶片及其气流控制方法。风力发电机组叶片包括：叶片本体，在自身吸力面上设有安装区；气囊，贴覆于安装区，在长度方向上的一端朝向叶片前缘，另一端朝向叶片后缘，且在自身长度方向上具有多个弹性腔室，各弹性腔室独立设置，均具有开口，每个开口均配置有一个阀门；控制器，用于确定叶片的失速等级，并生成与失速等级对应的多个控制信号，以及将多个控制信号分别发送至气囊的各弹性腔室对应的阀门，使阀门调整对应弹性腔室开口的开合程度，以使弹性腔室获得相应的膨胀外形。采用本发明实施例中的技术方案，能够根据风力发电机组的运行工况和实际需求进行主动控制调整，具有较高的环境适用性。技术研发人员：杨建军,闻笔荣,石亚丽受保护的技术使用者：江苏金风科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4