CN105089925A 说明书 1/3页 风力机叶片尾缘及叶尖增升降噪的柔性仿生羽毛带 技术领域 [0001]本发明属于风能利用领域，是一种通过仿生技术控制叶片脱落涡、尾迹和叶尖涡 来提高叶片升力降低噪声的结构。 技术背景 [0002]风力机是将风能转化为电能的机械装置。与其他清洁能源技术相比，风电技术更 加成熟可靠，因此风能也被认为是21世纪最有可能替代化石能源的清洁能源。但是风力机 仍然存在一些局部的技术问题，比如在叶片顶部存在叶尖涡，叶尖涡的产生降低了叶顶局 部区域的升力，叶展绝大部分区域的尾缘处产生脱落涡和尾迹，这些涡量也是风力机噪声 的主要来源。采用何种方式降低风力机叶尖涡强度、降低叶片脱落涡和尾迹的强度，达到不 损害或较小的损害叶片升力又能降低风力机的噪声等级？这是所有风力机行业的研究人 员都关心的问题。 [0003]现有技术大致有三种解决方案：1、US7901189和US8043066专利提出采用多 孔的阻尼柔性材料吸收叶片表面、叶尖和尾缘的振动能量降低噪声：2、EP1886016A1、 US8038396、US8157532专利采用叶片吸力面壁面安放不同形状的涡流发生器的方式促进附 面层的转捩，抑制分离降低脱落涡和尾迹的强度进而降低噪声等级：3、CN102465827专利 提出采用了锯齿和硬毛结构，US7976276和US8083488专利提出采用锯齿结构替代叶片的 传统尾缘。第一类方案在一定程度上可以起到降低了噪声的作用，但对叶片的升力性能并 未有明显的改进：第二类方案虽然降低了噪声，但增加了叶片吸力面附面层损失，尾迹的强 度会有所增加：第三类方案中紧贴尾缘部的锯齿在降低脱落涡和尾迹强度有一一定的效果， 主要起到降噪的作用，增加升力的效果不明显，叶尖涡的强度不能采用此方法改进加以抑 制。 发明内容 [0004]为了更好地解决风力机行业存在的降低叶尖涡强度、降低叶片脱落涡和尾迹的强 度进而降低噪声等级的难题，本项发明考察了高空中飞行的鹰用羽翼后端羽毛控制脱落涡 和尾迹、用羽翼尖部的控制翼尖涡的行为，鹰飞行所产生的噪声水平极低，从鹰使用翼后部 和尖部的羽毛控制流动的机理上提出抑制风力机叶尖涡、降低叶片脱落涡和尾迹的强度的 有效方法，与此同时降低风力机的气动噪声等级。具体地说，本项发明采用下述技术方案来 提升风力机叶片的升力和降低风力机的噪声等级： [0005]本发明所述的风力机叶片尾缘及叶尖增升降噪的柔性仿生羽毛带，由轻质柔性材 料制作，其一端固定于风力机叶片的尾部和叶尖部，另一端可由风力机尾部和叶尖部两侧 压力差的作用下发生柔性变形。其中，柔性仿生羽毛带中的仿生羽毛呈层叠状排列，后一片 仿生羽毛压在前一片仿生羽毛的部分上，相邻的仿生羽毛间存在细小缝隙，仿生羽毛是可 以随两侧压力差的变化作小范围的柔性变形，风力机的压力面和吸力面的附面层流体可以 从相邻的层叠在一起的仿生羽毛的缝隙里穿过后形成尾迹，也可以沿仿生羽毛带整体的外