风力发电机组叶片技术升级改造办法的探讨

　　后缘附近加装格尼襟翼(GF)
　　受翼型弯度、厚度和攻角等因素的影响，在有些翼型后缘附近的气流能够产生一定程度的分离流动，造成升力曲线也会有所降低，如图5所示。
　　为了控制翼型后缘的流动情况，国内外在上世纪末就开始了格林襟翼在风电机组上的应用性研究（如图6后缘加装了格林襟翼），并且取得了一些成果：文献[5]对NACA0015、NACA0020等翼型加装了不同高度格林襟翼进行试验，证明了加装格林襟翼的叶片后缘表面流动减少分离和提高效率确实是有明显效果的。文献[6-8]从试验和计算角度证明了风电机组叶片加装合适高度的襟翼能够提高升阻比，提高机组的气动性能。 　　图7所示为不同襟翼高度下（右图比左图的襟翼高度相对要高）的翼型后缘的流动情况，在襟翼前方一个涡，在其后方产生一个细长的尾流区，内有两个反向涡。襟翼的存在增加了翼型的后缘的曲率，导致翼型吸力面后缘附件的流线向下弯曲，增大了翼型弯度，使得升力增大。由于襟翼的高度很小，位于边界层之内，受粘性的影响，使得襟翼之后形成稳定的分离泡，该分离泡对翼型的尾流有一个压缩的作用，尾流区变小，进而阻力减小。
　　其它技改方法
　　除了以上论述在翼型的前缘和后缘加装涡流发生器和格林襟翼有助于改善叶片的气动性能的方法以外，目前还存在多种方法有益于改善的气动性能，增加叶片的做功能力。如：
　　（1）叶片尖部由直叶尖改为上翻形式的叶尖（如图8所示），此形状有利于改善涡的产生和发展，提高叶片气动性能和降低噪音。 　　（2）对叶片根部的圆柱端进行修型处理。叶片内外圈翼型选型设计时，内圈即靠近叶根的部分内部区域主要是以结构特性设计为主，而在外圈靠近叶尖的区域则是以气动特性为主的翼型设计方案。为了增加叶片做功能力的有效长度并且使得机舱头部导流罩部位的空气流动自然绕流，在根部也有采用适当的、钝后缘的翼型的方法，如图9。应当注意这样的叶根设计方法虽然增加了叶片做功能力但是无疑增加叶片本身的尤其是叶片根部的载荷，所以对叶根连接螺栓等部位的强度校核是必不可少的。
　　（3）机组的发电量与风轮的扫风面积成正比，即与风轮直径的平方成正比，简而易行的办法就是加长叶片的长度。国内已有1.5MW机组的77机型采用直接换掉改为82机型的事例（直接将37.5米叶片更换为40.25米的叶片）。为了降低成本，图10是采用了在叶片尖部加长来提高发电量的办法。 　　结论
　　本文针对国内外已开展的几种叶片技改办法进行了阐述，从上述的阐述得出如下的结论：
　　（1）叶片翼型的前缘和后缘加装涡流发生器和格林襟翼，如果安装位置、高度和角度等参数大小选取合适，可以增加翼型的升阻比，改善表面的流动；
　　（2）叶片尖部形式的改变（类似加小翼）有利于改善叶片尖涡的产生和发展，提高叶片气动系能；
　　（3）叶片根部适当延长的翼型和加长叶片都有助于增加叶片做功的有效长度，增加出力；