【技術(shù)】風(fēng)電機(jī)組葉片氣動控制技術(shù)淺析

　　

　　近年來，基于智能材料的可變形翼型得到了越來越多的研究。丹麥Risoe 實(shí)驗(yàn)室研究了一種可變形后緣的翼型，它的后緣處有一種壓電材料制作的小平板與主體相連，變形響應(yīng)及時(shí)且不受葉片展向長度的限制。通過對Vestas 公司V66 機(jī)組數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)在葉片上使用7m 長的該種后緣結(jié)構(gòu)，可以在10% 湍流強(qiáng)度下減小揮舞彎矩60% 。代爾夫特理工大學(xué)也對安裝了這種可變形后緣平板的縮比葉片模型進(jìn)行了風(fēng)洞測試，發(fā)現(xiàn)可降低葉根應(yīng)變60% －95% 。圖11 展示了美國FlexSys 公司開發(fā)的另一種后緣部分可整體連續(xù)變形的自適應(yīng)柔性翼型，他的后緣變形范圍可達(dá)±10 °，目前已經(jīng)應(yīng)用到了高科技飛機(jī)中，具體的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)尚未公開。

　　

　　二、表面吹/吸氣流

　　翼型表面吹/ 吸氣流技術(shù)是指通過對翼型邊界層中吹入高速氣流或吸走低速氣流的方式重新為邊界層附能，從而延遲流動分離的技術(shù)。盡管該技術(shù)在航空領(lǐng)域已有成熟應(yīng)用，但在風(fēng)電機(jī)組葉片上的應(yīng)用受到很多制約。其中之一是這種傳統(tǒng)的吹氣或吸氣機(jī)構(gòu)很難在葉片內(nèi)部安裝，另一方面吹氣或吸氣系統(tǒng)的工作易受到風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行環(huán)境如沙塵、冰凍的影響。

　　在傳統(tǒng)的邊界層吹/ 吸氣流技術(shù)基礎(chǔ)上，研究人員相繼提出了等離子體激勵(lì)器、環(huán)量控制翼型、合成射流等邊界層流動控制技術(shù)。然而這類技術(shù)距離實(shí)際應(yīng)用葉片中還有很長的路要走。

　　結(jié)語

　　通過對風(fēng)電機(jī)組葉片實(shí)施氣動控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)增加風(fēng)電機(jī)組發(fā)電效率，降低陣風(fēng)等惡劣工況下對葉片的動態(tài)載荷，增加葉片生命周期。葉片的氣動控制技術(shù)分為被動控制和主動控制兩類，目前已經(jīng)有很多的被動控制技術(shù)在實(shí)際葉片中得到了應(yīng)用并證明了它們對葉片氣動特性的有效控制，比如彎扭耦合設(shè)計(jì)的葉片、渦流發(fā)生器、擾流器、翼刀、葉尖小翼和鋸齒后緣等的應(yīng)用。越來越多的國內(nèi)外學(xué)者開始研究很多主動控制技術(shù)，這些技術(shù)比被動控制技術(shù)對流動的控制更直接有效也更加靈活，然而受制于成本、安裝及維護(hù)等方面的限制，尚未能得到廣泛應(yīng)用，這將是今后的重點(diǎn)發(fā)展方向。
作者：周培蕊  北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司