【技术】风电机组叶片气动控制技术浅析

　　

　　近年来，基于智能材料的可变形翼型得到了越来越多的研究。丹麦Risoe 实验室研究了一种可变形后缘的翼型，它的后缘处有一种压电材料制作的小平板与主体相连，变形响应及时且不受叶片展向长度的限制。通过对Vestas 公司V66 机组数值模拟，发现在叶片上使用7m 长的该种后缘结构，可以在10% 湍流强度下减小挥舞弯矩60% 。代尔夫特理工大学也对安装了这种可变形后缘平板的缩比叶片模型进行了风洞测试，发现可降低叶根应变60% －95% 。图11 展示了美国FlexSys 公司开发的另一种后缘部分可整体连续变形的自适应柔性翼型，他的后缘变形范围可达±10 °，目前已经应用到了高科技飞机中，具体的设计细节尚未公开。

　　

　　二、表面吹/吸气流

　　翼型表面吹/ 吸气流技术是指通过对翼型边界层中吹入高速气流或吸走低速气流的方式重新为边界层附能，从而延迟流动分离的技术。尽管该技术在航空领域已有成熟应用，但在风电机组叶片上的应用受到很多制约。其中之一是这种传统的吹气或吸气机构很难在叶片内部安装，另一方面吹气或吸气系统的工作易受到风电机组运行环境如沙尘、冰冻的影响。

　　在传统的边界层吹/ 吸气流技术基础上，研究人员相继提出了等离子体激励器、环量控制翼型、合成射流等边界层流动控制技术。然而这类技术距离实际应用叶片中还有很长的路要走。

　　结语

　　通过对风电机组叶片实施气动控制技术，可以实现增加风电机组发电效率，降低阵风等恶劣工况下对叶片的动态载荷，增加叶片生命周期。叶片的气动控制技术分为被动控制和主动控制两类，目前已经有很多的被动控制技术在实际叶片中得到了应用并证明了它们对叶片气动特性的有效控制，比如弯扭耦合设计的叶片、涡流发生器、扰流器、翼刀、叶尖小翼和锯齿后缘等的应用。越来越多的国内外学者开始研究很多主动控制技术，这些技术比被动控制技术对流动的控制更直接有效也更加灵活，然而受制于成本、安装及维护等方面的限制，尚未能得到广泛应用，这将是今后的重点发展方向。
作者：周培蕊  北京金风科创风电设备有限公司