具有圆形或圆锥形塔架结构以及被动流体控制装置的风力涡轮机及这种圆形塔架结构的应用制造方法及图纸

技术编号:23599817 阅读:56 留言:0更新日期:2020-03-28 03:04
本申请描述了一种风力涡轮机,其具有被动流体控制装置,用于抑制所述塔架结构的涡激振动。所述被动流体控制装置包括涡流发生器单元,每个涡流发生器单元包括翅部和底座,该翅部通过该底座附接至塔架结构的表面。涡流发生器将影响围绕塔架结构的边界层,由此抑制涡激振动。每个所述翅部包括矩形板,其关于塔架结构基本径向设置,并处于基本垂直于穿过塔架结构的纵轴的平面上。

Wind turbine with circular or conical tower structure and passive fluid control device and application of such circular tower structure

【技术实现步骤摘要】
具有圆形或圆锥形塔架结构以及被动流体控制装置的风力涡轮机及这种圆形塔架结构的应用
本专利技术涉及一种具有圆形或圆锥形塔架结构的风力涡轮机,其具有被动流体控制装置,用于抑制所述塔架结构上的涡激振动。本专利技术还包括这种圆形塔架结构的应用。
技术介绍
众所周知风力涡轮机将具有更高的塔架,并引起塔架中涡激振动的问题,特别是在安装机舱之前的安装期间。现今,通过主动控制装置或被动装置,像例如烟囱上的螺旋成型的脊状物,来解决风力涡轮机塔架的这些问题以及在其它圆形结构上的相应问题。风力涡轮机塔架越高,第一和第二振动模式塔架振动的问题发生得越多。从风力涡轮机上的叶片以及从飞机上的机翼,已经知道涡流发生器单元是三角形的。它们将运用经过涡流发生器的明确方向的风,并将影响围绕叶片或机翼的边界层。这些涡流发生器单元用于减噪。专利技术目的本专利技术的目的在于提供一种方案,其中提供一种具有圆柱形塔架结构的风力涡轮机塔架,其具有被动流体控制装置,以便解决上述关于涡激振动的问题。
技术实现思路
根据本专利技术,该目的通过一种风力涡轮机实现,该风力涡轮机具有经由序言提及的圆柱形塔架结构,其特殊之处在于所述被动流体控制装置包括涡流发生器单元,每个包括翅部和底座,翅部通过底座附接至塔架结构的表面,以便影响围绕塔架结构的边界层,由此抑制涡激振动,每个所述翅部包括矩形板,其相对于圆形或圆锥形塔架结构基本径向设置,并位于基本垂直于穿过塔架结构的纵轴的平面上。风力涡轮机塔架将安装在基座上。风力涡轮机塔架可接地安装在地上的基座上或基桩结构上;或可离岸安装于基座上,该基座可为漂浮结构或底部固定的离岸结构。塔架结构可为圆柱形结构、圆锥形结构或可具有一个或多个圆柱形区段与一个或多个圆锥形区段的组合。在本申请中,塔架结构可具有这些结构中的任一种。塔架结构从底部到顶部方向可通常具有逐渐减小的直径I,因此一个或多个区段将具有略微圆锥形的形式,其基本为圆柱形。塔架结构将被限制在基座上,并将受到由风引起的振动。因为涡流发生器单元具有矩形的翅部,其将能够有效地影响围绕塔架结构的边界层,其中风可来自不同方向,并相对于塔架结构具有不同的定向。此外,相比起在塔架结构的表面之上的相同高度的三角形涡流发生器单元,涡流发生器单元为矩形将具有双倍的面积。在风力涡轮机塔架上,由于运输,翅部的高度将是很重要的。用矩形的翅部,可使待运输的塔架具有较小的总直径。这对于其中总高度很重要的陆路运输而言非常重要。当塔架结构由钢构成,涡流发生器单元胶接至风力涡轮机塔架的表面是很重要的。由此可避免焊接,焊接会降低风力涡轮机塔架的强度。涡流发生器单元的翅部将具有两个彼此相对的大平侧面,以及围绕该矩形翅部的周边的小侧面。优选地,翅部通过底座附接至塔架结构的表面,该底座具有比矩形翅部的侧面更大的延伸范围。相应地,用于涡流发生器单元的底座的板状物将提供一个确保将涡流发生器单元稳固地附接至表面的区域。特别地,当该附接是通过胶接来实现时,具有用于将涡流发生器单元有效胶接至塔架结构表面的表面是很重要的。当具有可基本为矩形的底板,其中翅部以垂直于底板的方向设置在底板的中心部分上时,可获得附着强度,其确保了即使当风载引起涡流发生器单元上的力矩时也能将涡流发生器单元保持至塔架结构表面。通常,比起塔架结构表面之上的高度,该矩形翅部沿塔架结构的表面具有更大的延伸范围。如上文所进行的说明,由于运输的原因,为了使总直径尽可能小,这将是很重要的。相应地,可通过增加沿表面的长度以及降低表面之上的高度,来提供足够的翅部的区域。优选地,在制成塔架结构的段部的生产期间,涡流发生器单元非现场安装在塔架结构上。但是,涡流发生器单元还可现场安装在打算直立起来的塔架结构上。翅部的板状物关于塔架结构基本径向设置。对于风力涡轮机塔架,风的方向将基本水平定向。因为矩形翅部设置为基本垂直于穿过塔架结构的纵轴,翅部在风力涡轮机塔架中将具有基本水平的定向。因此,翅部将主要使风平行于翅部的矩形板状物的平面而流动。涡流发生器单元将对围绕塔架结构的边界层产生足够的影响,因为风的流动一般将具有水平定向。风将基本具有层流,其在地面之上一定距离处,并相应地在塔架结构的最下部。围绕塔架结构的周长分布的涡流发生器单元越多,对于来自不同方向的风,越有效地减少涡激振动。在将机舱设置在塔架的顶部之前,风力涡轮机塔架在安装期间尤其容易受到风振伤害。然而,即使机舱安装在塔架的顶部,具有相当大高度的风力涡轮机塔架将得益于涡流发生器单元的作用,以便抑制塔架上的涡激振动。根据本专利技术的另一实施例,风力涡轮机其特别之处在于所述塔架结构包括两个或更多的,优选四个或更多的涡流发生器单元,该涡流发生器沿塔架结构的周长或部分周长对称设置。随着沿塔架结构的周长设置的涡流发生器单元越多,涡流发生器单元的效率将增大。优选地,将涡流发生器单元对称设置,以便对来自不同方向的风具有最佳效果。通常,沿着周长的涡流发生器单元的数目将取决于设置有涡流发生器的实际塔架区段处的塔架直径。但是,模拟表明了沿周长只具有两个涡流发生器单元就将具有实质效果。因为在特定的位置来风将主要来自一个方向,在许多情况下,沿周长设置两个涡流发生器单元就足够了。通常,引起塔架上的涡激振动的强风将来自一个普遍方向。因此,涡流发生器可仅沿塔架结构的部分周长分布。模拟表明了对于来自任意方向的来风,四个涡流发生器单元沿周长呈90°设置是非常有效的。根据本专利技术的另一实施例,该风力涡轮机的特别之处在于,所述塔架结构包括沿塔架结构的至少部分高度设置在不同区段上的两个或更多的,优选四个或更多的涡流发生器单元。通过使涡流发生器单元随塔架结构的高度分布,而不仅沿着塔架结构的周长分布,涡流发生器单元的作用增大。相应地,可以说可通过使涡流发生器单元沿周长分布,也沿塔架结构的部分高度在不同位置的区段上成排分布,来形成涡流发生器单元的网格。塔架结构为安装在地面上的基座上的塔架将不需要使涡流发生器单元沿这种塔架的总高度分布。将仅需要在靠近结构顶部的部分塔架结构的区段上设置涡流发生器单元。在塔架顶部的风的作用将大于塔架底部的风的作用。根据本专利技术的另一实施例,风力涡轮机的特别之处在于,每个翅部可设置为关于垂直于穿过塔架结构的纵轴的平面呈0°至30°之间的角度。涡流发生器单元的翅部不需要设置在刚好垂直于穿过塔架结构的纵轴的平面上。模拟表明了甚至当涡流发生器单元设置为关于垂直于穿过塔架结构的纵轴的平面呈高达30°的角度时,将有效地抑制塔架结构上的涡激振动。翅部可按照不同的角度或相同的角度设置。可具有按照不同角度设置的多个翅部。同样地,还可具有翅部,该翅部设置为具有与垂直于穿过塔架结构的纵轴的平面相比不同的定向。根据本专利技术的另一实施例,风力涡轮机的特别之处在于所述翅部的高度小于塔架结构的直径的5%,优选地小于塔架结构的直径的3%。模拟表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.风力涡轮机,具有圆形或圆锥形的塔架结构,其具有用于抑制所述结构中涡激振动的被动流体控制装置,其特征在于,所述被动流体控制装置包括涡流发生器单元,每个所述涡流发生器单元包括翅部和底座,所述翅部通过所述底座附接至所述结构的表面,以便影响围绕塔架结构的边界层,由此抑制涡激振动,每个所述翅部包括矩形的板状物,所述矩形的板状物设置为关于圆形或圆锥形结构基本径向设置,并且处于基本垂直于穿过所述塔架结构的纵轴的平面上。/n

【技术特征摘要】
20180919 DK PA201870610;20181213 DK PA2018708141.风力涡轮机,具有圆形或圆锥形的塔架结构,其具有用于抑制所述结构中涡激振动的被动流体控制装置,其特征在于,所述被动流体控制装置包括涡流发生器单元,每个所述涡流发生器单元包括翅部和底座,所述翅部通过所述底座附接至所述结构的表面,以便影响围绕塔架结构的边界层,由此抑制涡激振动,每个所述翅部包括矩形的板状物,所述矩形的板状物设置为关于圆形或圆锥形结构基本径向设置,并且处于基本垂直于穿过所述塔架结构的纵轴的平面上。


2.根据权利要求1所述的风力涡轮机,其特征在于所述塔架结构包括两个或更多的,优选四个或更多的涡流发生器单元,所述涡流发生器单元沿着所述塔架结构的周长,或者部分周长,对称地设置。


3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机,其特征在于,所述塔架结构包括两个或更多的,优选四个或更多的涡流发生器单元,所述涡流发生器单元设置在沿所述塔架结构的至少部分高度的不同区段上。


4.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机,其特征在于,每个所述翅部设置为关于垂直于穿过所述塔架结构的纵轴的平面呈0°到30°之间的角度。


5.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机,其特征在于,所述翅部的高度小...

【专利技术属性】
技术研发人员:伊布·冯戴彼得·葛利普
申请(专利权)人:远景能源江苏有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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