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组装用于风力涡轮转子叶片的空气分配系统的系统和方法
    技术领域 本文描述的实施例大体涉及用于操作具有主动流动控制系统的风力涡轮的方法 和系统， 并且更具体而言， 涉及用于在电功率损失的时段期间操作空气分配系统的方法和 系统。
     背景技术
     主动流动控制 (AFC) 是关于主动尝试影响物体针对给定的进入流状况做出反应 的空气动力学响应的技术和 / 或系统的一般用语。更具体而言， 至少一些已知的 AFC 系统 用来操纵越过叶片的流动状况。如本文所用， 用语 “翼型件” 指的是涡轮叶片、 翼和 / 或任 何其它适当的翼型件。与提供基本恒定的流动控制的已知的被动流动控制系统相反， 已知 的 AFC 系统使得流动控制能够选择性地应用于翼型件。至少一些已知的 AFC 系统使用空气 分配系统来操纵流经翼型件的表面的空气的边界层。 至少一些已知的 AFC 系统需要功率来操作流动控制装置， 以驱使空气通过空气分 配系统。在功率损失的事件期间， AFC 系统可能无法操作。功率损失事件可包括电网损失、 涡轮电气系统的不正常工作和 / 或 AFC 空气分配系统的故障。AFC 空气分配系统的故障包 括 AFC 流动控制装置电气系统、 控制系统和 / 或机械系统的故障。功率损失事件可导致涡 轮叶片超速， 在此期间， AFC 系统可能不可用。已知的 AFC 系统包括故障安全或安全寿命 (safe-life) 的 AFC 空气分配系统， 以针对电功率损失的时段进行补偿。
     因此， 合乎需要的是提供一种能够在电功率损失的时段期间操作 AFC 系统的方法 和 / 或设备。
     发明内容
     在一方面， 提供了一种组装用于在风力涡轮的转子叶片中使用的空气分配系统的 方法。转子叶片包括至少部分地限定从叶根朝向叶尖延伸的腔体的侧壁。该方法包括将歧 管联接到侧壁上， 其中， 歧管从叶根朝向叶尖延伸， 并且具有根部端和相对的尖部端。歧管 限定从根部端到尖部端的通道。流动控制装置联接到歧管根部端上， 并且构造成以便将空 气引导通过歧管。多个孔口限定成通过歧管和侧壁。该多个孔口在通道和环境空气之间提 供流动连通。旁路流动组件联接到歧管上， 并且构造成以便在流动控制装置成非操作构造 的情况下将空气引导通过空气分配系统。
     在另一方面， 提供了一种用于在风力涡轮中使用的空气分配系统。风力涡轮包括 转子叶片， 该转子叶片具有至少部分地限定了从叶根朝向转子叶片的叶尖延伸的腔体的侧 壁。该空气分配系统包括至少部分地定位在腔体内且从叶根朝向叶尖延伸的歧管。歧管具 有根部端和相对的尖部端， 并且限定从根部端到尖部端的通道。流动控制装置操作性地联 接到歧管上， 并且构造成以便将空气引导到歧管中。多个孔口限定成通过歧管和侧壁。该 多个孔口在通道和环境空气之间提供流动连通。旁路流动组件操作性地联接到歧管上， 并 且构造成以便在流动控制装置成非操作构造的情况下将空气引导通过空气分配系统。在又一方面， 提供了一种风力涡轮。该风力涡轮包括至少一个转子叶片和空气分 配系统。转子叶片包括至少部分地限定从叶根朝向叶尖延伸的腔体的侧壁。该空气分配系 统至少部分地定位在腔体内， 并且包括至少部分地定位在腔体内且从叶根朝向叶尖延伸的 歧管。该歧管具有根部端和相对的尖部端， 并且限定从根部端到尖部端的通道。流动控制 装置操作性地联接到歧管上， 并且构造成以便将空气引导到歧管中。多个孔口限定成通过 歧管和侧壁。该多个孔口在通道和环境空气之间提供流动连通。旁路流动组件操作性地联 接到歧管上， 并且构造成以便在流动控制装置成非操作构造的情况下将空气引导通过空气 分配系统。
     通过包括旁路流动组件， 本文描述的实施例有利于操作风力涡轮的转子叶片内的 主动流动控制系统。更具体而言， 旁路流动组件在导致 AFC 流动控制装置的故障的功率损 失事件已经发生时对 AFC 系统提供空气供应。 附图说明 图 1-7 显示了本文描述的系统和方法的示例性实施例。
     图 1 是示例性风力涡轮的透视图。
     图 2 是包括示例性流动控制系统的、 图 1 所示的风力涡轮的局部视图。
     图 3 是适于与图 1 中的风力涡轮一起使用的示例性空气分配系统的局部视图。
     图 4 是由适于与图 1 中的风力涡轮一起使用的叶片的旋转所产生的离心力产生的 压力比的示例性迹线的曲线图。
     图 5 是沿着适于与图 1 中的风力涡轮一起使用的叶片的轴线的压力比 Pr- 翼展方 向位置的示例性迹线的曲线图。
     图 6 是适于与图 1 中的风力涡轮一起使用的空气分配系统的一个备选实施例的局 部视图。
     图 7 是示出了用于组装适于与图 1 中的风力涡轮一起使用的空气分配系统的示例 性方法的流程图。
     部件列表
     10 风力涡轮
     12 塔架
     14 支承表面
     16 机舱
     18 转子
     20 轮毂
     22 转子叶片
     24 叶根部分
     26 载荷传递区
     28 方向
     30 轴线
     32 桨距调节系统
     34 轴线
     35 转子轴 36 控制系统 37 发电机 38 偏转轴线 40 处理器 42 尖部 100 流动控制系统 102 空气分配系统 104 流动控制装置 106 歧管 107 旁路流动组件 108 孔口 109 旁路导管 110 组件 111 旁路阀 112 流体流 113 流动通道 114 歧管根部端 115 入口开口 116 内表面 118 尖部端 120 预定部分 122 吸力侧 124 压力侧 126 外表面 128 环境空气 130 开口 132 轮毂盖 134 第一侧壁 136 第二侧壁 138 前缘 140 后缘 142 腔体 146 歧管通道 148 叶根 150 叶尖 155 流动通道 202 空气分配系统 207 旁路流动组件208 第二孔口 209 旁路导管 210 通道 211 旁路阀 212 第二歧管通道 213 第二歧管 215 偏置部件 400 曲线图 402X 轴 404Y 轴 406 点 408 点 410 迹线 412 迹线 500 曲线图 502X 轴 504Y 轴 506 迹线 508 迹线 510 迹线 600 方法 601 将歧管联接到转子叶片的侧壁上， 歧管限定通道 602 将流动控制装置联接到歧管根部端上 603 通过歧管和转子叶片的侧壁限定多个孔口 604 将旁路流动组件联接到歧管上 605 将第二歧管联接到转子叶片的侧壁上， 并且联接到旁路流动组件上 606 通过第二歧管和转子叶片的侧壁限定多个第二孔口具体实施方式
     本文描述的实施例包括主动流动控制 (AFC) 系统， 该主动流动控制系统将空气喷 射通过表面孔口和 / 或穿孔， 以有利于控制翼型件 ( 例如风力涡轮叶片 ) 上的流动分离。 本 文描述的方法和系统有利于 AFC 系统在功率损失期间的操作。更具体而言， 本文描述的实 施例使得风力涡轮叶片的旋转所引起的离心力能够在功率损失或装备不正常工作的时段 期间操作 AFC 系统。在一个实施例中， 提供了包括旁路流动组件的增大升力的空气分配系 统， 旁路流动组件构造成以便使用叶片的旋转所产生的离心力来通过空气分配系统排出流 体， 从而降低在 AFC 系统的故障期间的风力涡轮的发电容量的潜在损失。在一个备选实施 例中， 增大升力的空气分配系统设有旁路流动组件， 旁路流动组件构造成以便越过翼型件 排出流体， 以在涡轮超速和 / 或要求减小转子扭矩的任何其它功率损失事件的时段期间降 低翼型件上的升力。如本文所用， 用语 “超速” 指的是可能发生对涡轮叶片的潜在损害时所处的涡轮旋转速度。
     图 1 是示例性风力涡轮 10 的透视图。在该示例性实施例中， 风力涡轮 10 是几乎 水平轴的风力涡轮。在一个备选实施例中， 风力涡轮 10 可具有使得风力涡轮 10 能够如本 文描述的那样起作用的任何适当的桨距角。备选地， 风力涡轮 10 可为竖直轴风力涡轮。在 该示例性实施例中， 风力涡轮 10 包括从支承表面 14 延伸的塔架 12、 安装在塔架 12 上的机 舱 16， 以及联接到机舱 16 上的转子 18。转子 18 包括可旋转的轮毂 20， 以及联接到轮毂 20 上且从轮毂 20 向外延伸的至少一个转子叶片 22。在该示例性实施例中， 转子 18 具有三个 转子叶片 22。在一个备选实施例中， 转子 18 包括不止或不到三个转子叶片 22。在该示例 性实施例中， 塔架 12 由管状钢材制成， 从而使得腔体 ( 在图 1 中未显示 ) 限定在支承表面 14 和机舱 16 之间。在一个备选实施例中， 塔架 12 是任何适当类型的塔架。可基于本领域 中已知的因素和条件来选择塔架 12 的高度。
     转子叶片 22 在轮毂 20 周围隔开， 以有利于使转子 18 旋转， 以使得动能能够从风 中转换成可使用的机械能， 随后转换成电能。通过在多个载荷传递区 26 处将叶根部分 24 联接到轮毂 20 上来将转子叶片 22 匹配到轮毂 20 上。载荷传递区 26 具有轮毂载荷传递区 和叶片载荷传递区 ( 两者在图 1 中均未显示 )。对转子叶片 22 引起的载荷通过载荷传递区 26 传递到轮毂 20。 转子轴 35 联接到转子 18 和发电机 37 上， 并且将机械旋转能从转子 18 传递到发 电机 37。发电机 37 将转子 18 的机械能转换成在风力涡轮 10 产生功率时使用的电能。发 电机 37 将电功率提供给控制系统 36、 桨距调节系统 32 和处理器 40， 包括风力涡轮 10 的需 要电功率的其它功能系统。在该示例性实施例中， 转子轴 35 和发电机 37 至少部分地定位 在机舱 16 内。在一个备选实施例中， 还提供了备用的功率供应 ( 未显示 )， 以在发电机 37 没有起作用来产生足以操作 ( 以下 ) 系统的功率的情况下， 将电功率供应给控制系统 36、 桨 距调节系统 32 和 / 或处理器 40。备用的功率供应可集中在机舱 16 内， 或者分布在风力涡 轮 10 中各处、 在支承表面 14 上、 在风场内和 / 或在远程控制中心处。
     在 该 示 例 性 实 施 例 中， 转 子 叶 片 22 具 有 在 约 30 米 (m)(99 英 尺 (ft)) 至 约 120m(394ft) 的范围内的长度。备选地， 转子叶片 22 可具有使得风力涡轮 10 能够如本文 描述的那样起作用的任何适当的长度。例如， 叶片长度的其它非限制性实例包括 10m 或更 少、 20m 和 37m。当风从方向 28 撞击转子叶片 22 时， 转子 18 绕着旋转轴线 30 旋转。当转 子叶片 22 旋转且经受离心力时， 转子叶片 22 还经受各种力和力矩。因而， 转子叶片 22 可 从中立的或非偏转位置偏转和 / 或旋转到偏转位置。此外， 转子叶片 22 的桨距角 ( 即确定 转子叶片 22 相对于转子平面的投影的角 ) 可由桨距调节系统 32 改变， 以通过调节至少一 个转子叶片 22 的轮廓相对于风矢量的角位置来控制风力涡轮 10 产生的功率。示出了转子 叶片 22 的变桨轴线 34。在该示例性实施例中， 各个转子叶片 22 的桨距由控制系统 36 单独 控制。备选地， 所有转子叶片 22 的叶片桨距可由控制系统 36 同时控制。另外， 在该示例性 实施例中， 当方向 28 改变时， 可绕着偏转轴线 38 来控制机舱 16 的偏转方向， 以相对于方向 28 定位转子叶片 22。
     在该示例性实施例中， 控制系统 36 被示为集中在机舱 16 内， 但是， 控制系统 36 可 为在风力涡轮 10 的各处、 在支承表面 14 上、 在风场内和 / 或在远程控制中心处的分布式系 统。控制系统 36 包括构造成以便执行本文描述的方法和 / 或步骤的处理器 40。另外， 本文
     描述的许多其它构件包括处理器。如本文所用， 用语 “处理器” 不限于在本领域中称为计算 机的集成电路， 而是宽泛地指控制器、 微控制器、 微型计算机、 可编程逻辑控制器 (PLC)、 专 用集成电路和其它可编程的电路， 而且在本文中可互换地使用这些用语。 应当理解， 处理器 和 / 或控制系统还可包括存储器、 输入通道和 / 或输出通道。
     在本文描述的实施例中， 存储器可包括但不限于计算机可读的介质 ( 例如随机 存取存储器 (RAM))、 计算机可读的非易失性介质， 例如闪存。备选地， 还可使用软盘、 紧致 盘 - 只读存储器 (CD-ROM)、 光磁盘 (MOD) 和 / 或数字多功能盘 (DVD)。而且， 在本文描述的 实施例中， 输入通道包括但不限于传感器和 / 或与操作员接口相关联的计算机外设， 例如 鼠标和键盘。另外， 在该示例性实施例中， 输出通道可包括但不限于控制装置、 操作员接口 监视器和 / 或显示器。
     本文描述的处理器处理从多个电气和电子装置传输的信息， 电气和电子装置可包 括但不限于传感器、 促动器、 压缩机、 控制系统和 / 或监测装置。这种处理器可在物理上 位于例如控制系统、 传感器、 监测装置、 桌上型计算机、 膝上型计算机、 可编程逻辑控制器 (PLC) 机柜和 / 或分布式控制系统 (DCS) 机柜中。RAM 和存储装置存储和传送将由处理器 ( 一个或多个 ) 执行的信息和指令。 RAM 和存储装置还可用来在处理器 ( 一个或多个 ) 执行 指令期间存储临时变量、 静态 ( 即不变的 ) 信息和指令或其它中间信息， 并且将临时变量、 静态 ( 即不变的 ) 信息和指令或其它中间信息提供给处理器。所执行的指令可包括但不限 于流动控制系统控制命令。指令序列的执行不限于硬件电路和软件指令的任何具体组合。
     图 2 是可与风力涡轮 10 一起使用的示例性流动控制系统 100 的示意图。图 3 是 适于与风力涡轮 10 一起使用的示例性空气分配系统 102 的局部视图。在图 2 和图 3 中用 类似的参考标号指示图 1 所示的构件。在该示例性实施例中， 流动控制系统 100 是包括空 气分配系统 102 的非零净质量流动控制系统。控制系统 36 被认为是流动控制系统 100 的 构件， 并且与空气分配系统 102 处于操作控制连通。如本文所用， “操作控制连通” 指的是在 风力涡轮 10 的两个或更多个构件之间的使得信号、 电流和 / 或命令能够在该两个或更多个 构件之间传送的链接， 例如导体、 线材和 / 或数据链接。链接构造成使得一个构件能够使用 传送的信号、 电流和 / 或命令来控制风力涡轮 10 的另一个构件的操作。
     参照图 2， 空气分配系统 102 包括至少一个流动控制装置 104、 至少一个歧管 106、 至少一个旁路流动组件 107， 以及一个或多个孔口 108。 至少一个流动控制装置 104、 相应的 歧管 106、 旁路流动组件 107 和对应的孔口 108 形成组件 110。各个转子叶片 22 包括至少 部分地限定在其中的组件 110。因而， 空气分配系统 102 包括多个流动控制装置 104、 多个 歧管 106、 多个旁路流动组件 107 和多个孔口 108。备选地， 至少一个转子叶片 22 包括组件 110。在该示例性实施例中， 各个组件 110 是基本类似的， 但是， 至少一个组件 110 可与至少 一个其它组件 110 不同。另外， 虽然在该示例性实施例中， 各个组件 110 包括流动控制装置 104 和旁路流动组件 107， 但是至少两个组件 110 可共用共同的流动控制装置 104 和 / 或共 同的旁路流动组件 107。
     流动控制装置 104 为例如泵、 压缩机、 风扇、 送风机和 / 或用于控制流体的流动的 任何其它适当的装置。 在一个实施例中， 流动控制装置 104 和 / 或组件 110 包括构造成以便 调整空气分配系统 102 内的流动 ( 例如流率和 / 或流向 ) 的阀 ( 未显示 )。在该示例性实 施例中， 流动控制装置 104 是可反向的， 以改变流体流 112 的方向。另外， 在该示例性实施例中， 对于风力涡轮 10 的各个转子叶片 22， 空气分配系统 102 包括一个流动控制装置 104， 但是， 应当理解， 空气分配系统 102 可包括任何适当数量的流动控制装置 104。控制系统 36 操作性地联接到流动控制装置 104 上。控制系统 36 与各个流动控制装置 104 成操作控制 连通， 以控制通过空气分配系统 102 的流体流。控制系统 36 可以以操作控制连通的方式与 各个流动控制装置 104 直接联接， 以及 / 或者可通过通讯集线器和 / 或任何其它适当的通 讯装置 ( 一个或多个 ) 以操作控制连通的方式与各个流动控制装置 104 联接。
     各个流动控制装置 104 与至少一个歧管 106 流动连通。流动控制装置 104 操作性 地联接到歧管 106 上， 而且流动控制装置 104 构造成以便将空气引导到歧管 106 中。当使 用了一个集中式流动控制装置 104 时， 流动控制装置 104 就与空气分配系统 102 的各个歧 管 106 流动连通。在该示例性实施例中， 流动控制装置 104 在各个歧管 106 的根部端 114 处联接在相应的转子叶片 22 内。备选地， 流动控制装置 104 可相对于至少一个歧管 106 在 风力涡轮 10 内和 / 或在支承表面 14( 在图 1 中显示 ) 上处于任何适当的位置。
     在该示例性实施例中， 各个歧管 106 至少部分地限定在腔体 142 内且限定成沿着 相应的转子叶片 22 的内表面 116， 并且各个歧管 106 大体沿着相应的变桨轴线 34( 在图 1 中显示 ) 从歧管 106 的根部端 114 延伸到歧管 106 的相对的尖部端 118。应当理解， 尖部端 118 不一定定位在转子叶片 22 的尖部 42 内， 而是更确切地讲， 定位成比歧管根部端 114 更 靠近尖部 42。流动通道 155 限定在歧管 106 内。在一个实施例中， 孔口 108 限定在尖部端 118 内的、 远离根部端 114 的、 转子叶片 22 的长度 L 的预定部分 120 处。另外， 应当理解， 歧 管 106 可具有使得空气分配系统 102 和 / 或流动控制系统 100 能够如本文描述的那样起作 用的任何适当的构造、 截面形状、 长度和 / 或尺寸。还应当理解， 叶片 22 的一个或多个构件 可用来形成歧管 106。
     在该示例性实施例中， 空气分配系统 102 还包括至少一个旁路流动组件 107。 旁路 流动组件 107 包括至少一个旁路导管 109 和至少一个旁路阀 111。各个旁路流动组件 107 与对应的歧管 106 流动连通。更具体而言， 各个旁路流动组件 107 在流动控制装置 104 的 上游和下游与歧管 106 流动连通。 在该示例性实施例中， 旁路导管 109 在流动控制装置 104 的上游且在流动控制装置 104 的下游与歧管 106 流动连通。旁路导管 109 限定流动通道 113。 旁路阀 111 构造成以便调整通过旁路导管 109 的流体流， 从而绕过流动控制装置 104。 控制系统 36 与各个旁路阀 111 成操作控制连通， 以控制通过旁路流动组件 107 的流体流。 控制系统 36 可以以操作控制连通的方式与各个旁路阀 111 直接联接， 以及 / 或者通过通讯 集线器和 / 或任何其它适当的通讯装置 ( 一个或多个 ) 以操作控制连通的方式与各个旁路 阀 111 联接。在该示例性实施例中， 旁路流动组件 107 定位在歧管 106 的根部端 114 附近 的流动控制装置 104 附近， 但是， 旁路流动组件 107 可定位在风力涡轮 10 内的任何适当的 位置处。另外， 应当理解， 旁路流动组件 107 可具有使得空气分配系统 102 和 / 或流动控制 系统 100 能够如本文描述的那样起作用的任何适当的构造、 截面形状、 长度和 / 或尺寸。
     在该示例性实施例中， 空气分配系统 102 还包括在限定成通过歧管 106 的流动通 道 155 和环境空气 128 之间提供流动连通的至少一个孔口 108。 更具体而言， 在该示例性实 施例中， 空气分配系统 102 包括沿着各个相应的转子叶片 22 的吸力侧 122 而限定的多个孔 口 108。虽然孔口 108 被示为沿着吸力侧 122 沿直线排列， 但是应当理解， 孔口 108 可定位 在使得流动控制系统 100 能够如本文描述的那样起作用的、 沿着转子叶片 22 的吸力侧 122的任何适当的位置处。备选地或另外， 孔口 108 限定成通过转子叶片 22 的压力侧 124。在 该示例性实施例中， 孔口 108 限定成通过相应的转子叶片 22 的外表面 126， 以在歧管 106 和 环境空气 128 之间提供流动连通。
     进一步参照图 2， 在该示例性实施例中， 流动控制装置 104 通过限定在轮毂 20 和 轮毂盖 132 之间的开口 130 与环境空气 128 流动连通。备选地， 风力涡轮 10 不包括轮毂盖 132， 并且环境空气 128 通过轮毂 20 附近的开口 130 被吸入空气分配系统 102 中。在该示 例性实施例中， 流动控制装置 104 构造成以便通过开口 130 来吸入环境空气 128， 并且将从 环境空气 128 中产生的流体流 112 排入相应的歧管 106 中。备选地， 开口 130 可限定在轮 毂 20、 机舱 16、 转子叶片 22、 塔架 12 和 / 或辅助装置 ( 未显示 ) 内的使得空气分配系统 102 能够如本文描述的那样起作用的任何适当的位置处。另外， 空气分配系统 102 可包括用于 将空气吸入空气分配系统 102 中的不止一个开口 130， 例如包括用于各个流动控制装置 104 的一个或多个开口 130。
     在流动控制操作期间， 流动控制系统 100 用来为风力涡轮 10 提供 AFC。更具体而 言， 控制系统 36 控制空气分配系统 102， 以吸入环境空气 128 和通过至少一个孔口 108 排出 流体流 112。 将在本文对一个组件 110 的操作进行描述， 但是， 应当理解， 各个组件 110 可以 以类似的方式起作用。 另外， 可控制组件 110， 以便基本同步地操作， 或者可分开控制各个组 件 110， 使得可分开来操纵各个转子叶片 22 周围的流体流。当组件 110 受同步控制时， 流 动控制系统 100 可由控制系统 36 控制， 以保持预定的载荷范围、 功率水平和 / 或噪声水平。 在该示例性实施例中， 控制系统 36 指示或控制流动控制装置 104 来吸入环境空气 128， 以 产生具有一个或多个预定参数 ( 例如速度、 质量流率、 压力、 温度和 / 或任何适当的流动参 数 ) 的流体流 112。流动控制装置 104 通过歧管 106 将流体流 112 从根部端 114 引导到尖 部端 118。应当理解， 任何适当的控制方法和 / 或构件 ( 例如使转子叶片 ( 一个或多个 )22 变桨 ) 可备选地或额外地用来控制风力涡轮 10 的载荷范围、 功率水平和 / 或噪声水平。在 流动控制装置 104 的正常操作期间， 旁路阀 111 限制流体流通过旁路流动组件 107。
     当引导流体流 112 通过歧管 106 时， 流体流 112 通过孔口 108 从空气分配系统 102 中排出。排出的流体流 112 有利于操纵经过转子叶片 22 的外表面 126 的流体流的边界层。 更具体而言， 在转子叶片 22 的吸力侧 122 处排出流体流 112 提高了转子叶片 22 上的升力， 这增大了风力涡轮 10 产生的功率。备选地， 可操作流动控制装置 104 来通过孔口 108 将环 境空气 128 吸入歧管 106 中， 以通过限定在轮毂 20 内和 / 或任何其它适当的位置上的开口 130 排出。 因而， 可从边界层吸入环境空气 128， 以操纵该边界层。 在流动控制装置 104 的正 常操作期间， 发电机 37 提供功率来操作流动控制装置 104。在流动控制装置 104 由于功率 损失而不操作时的时段期间， 控制系统 36 可通过操作旁路阀 111 来操作空气分配系统 102， 以允许流体流通过旁路流动组件 107 进入歧管 106。
     现在参照图 3， 在该示例性实施例中， 空气分配系统 102 构造成以便提高转子叶片 22 上的升力。转子叶片 22 是相同的， 并且各自包括第一侧壁 134 和相对的第二侧壁 136。 第二侧壁 136 沿着前缘 138 且沿着后缘 140 联接到第一侧壁 134 上。第一侧壁 134 和第二 侧壁 136 联接在一起， 以相应地在第一侧壁 134 和第二侧壁 136 之间限定腔体 142。
     在一个实施例中， 空气分配系统 102 限定在转子叶片 22 内， 并且包括流动控制装 置 104、 歧管 106、 旁路流动组件 107 和至少一个孔口 108。歧管 106 限定在相应的转子叶片 22 内， 并且大体沿着相应的变桨轴线 34 从叶根 148 朝向叶尖 150 延伸， 并且限定歧管通 道 146。在该示例性实施例中， 歧管 106 定位在转子叶片 22 的最大翼型件厚度的弦向位置 的尾部。流动控制装置 104 与歧管 106 流动连通， 并且定位在歧管 106 的根部端 114 处或 附近。多个孔口 108 定位在转子叶片 22 的最大翼型件厚度的弦向位置的尾部， 并且限定成 通过歧管 106 和外表面 126， 以在相应的歧管 106 和环境空气 128 之间提供流动连通。旁路 流动组件 107 限定在转子叶片 22 内， 并且包括与旁路导管 109 流动连通的旁路阀 111。旁 路阀 111 操作性地联接到旁路导管 109 上， 并且可在第一 ( 或关闭 ) 位置和第二 ( 或打开 ) 位置之间移动， 其中， 第一位置防止空气流动通过旁路导管 109， 而第二位置允许空气通过 旁路导管 109 流到歧管通道 146。在该示例性实施例中， 旁路导管 109 在流动控制装置 104 的上游且在流动控制装置 104 的下游联接到歧管 106 上。流动通道 113 在空气供应和歧管 通道 146 之间提供流动连通， 从而使得旁路流动组件 107 与歧管 106 流动连通， 其中， 流体 流 112 可绕过流动控制装置 104， 并且被传送通过歧管 106， 以及通过孔口 108 排出。旁路 流动组件 107 操作性地联接到歧管 106 上， 并且构造成以便在流动控制装置 104 成非操作 构造的情况下将空气引导通过空气分配系统 102。 在一个备选实施例中， 旁路导管 109 与限 定在外表面 126 内的入口开口 115 流动连通， 其中， 入口开口 115 定位在叶根 148 附近。 在风力涡轮 10 的操作期间， 转子叶片 22 和转子 18( 在图 1 中显示 ) 绕着风力涡 轮 10 的轴线 30( 在图 1 中显示 ) 的旋转在转子叶片 22 内产生离心力， 该离心力对流体流 112 起作用， 从而使得流体流 112 被沿向外的径向方向从开口 130( 在图 2 中显示 ) 推向转 子叶片 22 的尖部 42。当转子叶片 22 的离心力对流体流 112 起作用时， 在环境空气 128 和 流体流 112 之间产生压差， 从而使得流体流 112 通过孔口 108 排出。旁路流动组件 107 构 造成允许离心力使空气运动通过空气分配系统 102。
     图 4 是从转子叶片 22 的中部翼展附近的点 406( 在图 3 中显示 ) 和叶尖 150 附近 的点 408( 在图 3 中显示 ) 测得的、 由转子叶片 22 的旋转所产生的离心力造成的流体流 112 与环境空气 128 的压力比的示例性迹线的曲线图 400。X 轴 402 显示了以转数 / 分 (RPM) 测量的转子叶片 22 的旋转速度。Y 轴 404 显示了流体流 112 与环境空气 128 的压力比 Pr。 在该示例性实施例中， 转子叶片 22 具有 77 米的长度， 并且包括在 5 米 / 秒 (m/s) 的风速时 约 10RPM 的旋转速度和在 9m/s 的风速时约 18RPM 的旋转速度。迹线 410 表示可在中部翼 展点 406 处得到的、 随给定的旋转速度变化的压力比。迹线 412 表示可在点 408 处得到的、 随给定的旋转速度变化的压力比。在该示例性实施例中， 在约 18RPM 的旋转速度处， 流体流 112 与环境空气 128 的压力比在点 408 处接近 1.03， 在点 406 处接近 1.01。
     图 5 是沿着转子叶片 22 的轴线 34 的压力比 Pr- 翼展方向位置的示例性迹线的曲 线图 500。X 轴 502 显示了从叶根 148 到叶尖 150 测得的、 沿着转子叶片 22 的轴线 34 的翼 展方向位置。Y 轴 504 显示了流体流 112 与环境空气 128 的压力比 Pr。迹线 506、 508 和 510 分别表示在 10.4、 18.3 和 25RPM 的旋转速度处转子叶片 22 的可得到的压力比。在转子叶 片 22 经历 18.3RPM 的旋转速度时的情况期间， 在转子叶片 22 的叶尖 150 处或附近可获得 的压力比接近 1.03。
     在该示例性实施例中， 转子叶片 22 绕着轴线 30 的旋转产生了足够的离心力， 从而 使得在转子叶片 22 内产生足以通过孔口 108 排出流体流 112 的压差 Pr。当流动控制装置 104 由于该流动控制装置 104 的不正常工作或功率损失而不操作时， 控制系统 36 操作旁路
     阀 111， 以便使流体流 112 穿过旁路流动组件 107， 并且将流体流 112 传送到歧管 106 中。 由 转子叶片 22 的旋转产生的离心力将向外对流体流 112 起作用， 以产生压差， 从而使得流体 流 112 克服环境空气 128 中的压力， 并且通过孔口 108 排出， 从而扩大由空气分配系统 102 提供的升力协助。如本文所用， “压头损失” 定义为由于随流体穿过装置而在流体上赋予的 摩擦力而造成的流体压力损失。当流体流 112 穿过流动控制装置 104 时， 流体流 112 会经 历由于流动控制装置 104 对流体流 112 赋予的摩擦力而造成的压头损失。由于压头损失所 造成的流体压力损失会导致在流体流 112 中可用来引导通过歧管 106 且通过孔口 108 排出 的能量的减少， 从而导致流体流 112 和环境空气 128 之间的压差降低。旁路流动组件 107 构造成以便通过在流动控制装置 104 周围引导流体流 112 来减小施加在流体流 112 上的摩 擦力， 并且由此降低当流体流 112 被引导通过旁路流动组件 107 且被引导到歧管 106 中时 由流体流 112 经历的压头损失。
     图 6 是可与风力涡轮 10 一起使用的空气分配系统 202 的一个备选实施例的截面 图。在图 6 中用类似的参考标号来指示图 2 和 3 所示的构件。在这个备选实施例中， 空气 分配系统 202 包括构造成以便减小转子叶片 22 上的升力的旁路流动组件 207。 空气分配系 统 202 限定在转子叶片 22 内， 并且包括流动控制装置 104、 歧管 106、 旁路流动组件 207 和至 少一个孔口 108， 孔口 108 限定成通过外表面 126， 以在相应的歧管 106 和环境空气 128 之 间提供流动连通。 歧管 106 限定在相应的转子叶片 22 内， 并且大体沿着相应的变桨轴线 34 从叶根 148 朝向叶尖 150 延伸。在该示例性实施例中， 歧管 106 定位在转子叶片 22 的最大 翼型件厚度的弦向位置的尾部。流动控制装置 104 与歧管 106 流动连通， 并且定位在歧管 106 的根部端 114 处或附近。多个孔口 108 定位在后缘 140 处或附近， 并且限定成通过外表 面 126， 以在相应的歧管 106 和环境空气 128 之间提供流动连通。在这个备选实施例中， 旁 路流动组件 207 包括旁路导管 209、 旁路阀 211、 第二歧管 213、 偏置部件 215 和多个第二孔 口 208。
     第二歧管 213 定位在相应的转子叶片 22 内， 并且平行于歧管 106 从叶根 148 延伸 到叶尖 150， 以限定第二歧管通道 212。第二歧管 213 定位成邻近转子叶片 22 的前缘 138。 如本文所用， 用语 “邻近” 定义为在该处或附近。第二孔口 208 定位成邻近前缘 138， 并且限 定成通过外表面 126， 以在第二歧管 213 和环境空气 128 之间提供流动连通。旁路流动组 件 207 包括与旁路导管 209 和第二歧管 213 流动连通的旁路阀 211。旁路阀 211 操作性地 联接到旁路导管 209 上， 并且可在第一 ( 或关闭 ) 位置和第二 ( 或打开 ) 位置之间移动， 其 中， 第一位置防止空气流动通过旁路导管 209， 而第二位置则允许空气流过旁路导管 209 到 达第二歧管通道 212。在这个备选实施例中， 旁路导管 209 在流动控制装置 104 上游联接 到歧管 106 上， 并且限定通道 210。旁路流动组件 207 与歧管 106 流动连通， 从而使得流体 流 112 可绕过流动控制装置 104， 并且通过通道 210 被引导到第二歧管通道 212， 以及通过 第二孔口 208 排出。在一个备选实施例中， 旁路导管 209 与限定在外表面 126 内的入口开 口 115 流动连通， 其中， 入口开口 115 定位在叶根 148 附近。
     偏置部件 215 操作性地联接到旁路阀 211 上。在风力涡轮 10 的正常操作期间， 偏 置部件 215 对旁路阀 211 起作用， 以将旁路阀 211 保持在关闭位置上， 从而防止流体流 112 进入第二歧管 213。当转子叶片 22 达到超速条件时， 偏置部件 215 就起作用， 以使旁路阀 211 从关闭位置移动到打开位置， 以允许流体流 112 被引导通过第二歧管 213， 并且通过第二孔口 208 朝向转子叶片 22 的前缘 138 排出， 从而减小转子叶片 22 上的升力， 这导致旋转 速度降低。 在超速事件期间， 控制系统 36 将操作性地控制流动控制装置 104， 以限制通过歧 管 106 的流体流。
     图 7 是示出了用于组装适于在风力涡轮 10 的转子叶片 22 中使用的空气分配系统 102 的示例性方法 600 的流程图。在该示例性实施例中， 方法 600 包括将歧管 106 联接 601 到转子叶片 22 的侧壁 134 上， 将流动控制装置 104 联接 602 到歧管根部端 114 上， 通过转子 叶片 22 的侧壁 134 限定 603 多个孔口 108， 以及将旁路流动组件 107 联接 604 到歧管 106 的尖部端 118 上。在一个备选实施例中， 方法 600 进一步包括将第二歧管 213 联接 605 到 转子叶片 22 的侧壁 134 上， 且联接到旁路流动组件 107 上， 以及邻近前缘 138、 通过第二歧 管 213 和侧壁 134 限定 606 多个第二孔口 208， 使得多个第二孔口 208 在第二歧管通道 212 和环境空气 128 之间提供流动连通。
     上述系统和方法有利于在电功率损失的时段期间操作主动流动控制系统。因而， 本文描述的实施例有利于在例如风力涡轮应用中广泛地使用主动流动控制。 上述系统通过 使用由风力涡轮叶片的旋转产生的离心力来在没有电功率的情况下提供 AFC 系统的操作， 以通过 AFC 系统排出空气。 因而， 降低了由于不起作用的 AFC 系统造成的功率发生损失。 另 外， 本文描述的系统有利于在叶片超速的时段期间操作 AFC 系统， 从而降低损害叶片的可 能性。
     以上详细描述了用于组装用于在风力涡轮的转子叶片中使用的空气分配系统的 系统和方法的示例性实施例。 系统和方法不限于本文描述的具体实施例， 而是相反， 系统的 构件和 / 或方法的步骤可独立地以及与本文所描述的其它构件和 / 或步骤分开来使用。例 如， 方法也可与其它主动流动控制系统结合起来使用， 并且不限于仅与本文描述的风力涡 轮系统一起实践。相反， 示例性实施例可结合许多其它叶片升力增强应用来实现和使用。
     虽然本发明的各实施例的具体特征可能在一些图中有所显示而在其它图中没有 显示， 但这仅仅是为了方便起见。 根据本发明的原理， 图中的任何特征可与任何其它图中的 任何特征结合起来参照和 / 或要求保护。
     本书面描述使用实例来公开本发明， 包括最佳模式， 并且还使本领域任何技术人 员能够实践本发明， 包括制造和使用任何装置或系统， 以及执行任何结合的方法。 本发明的 可授予专利的范围由权利要求书限定， 并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果 这样的其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素， 或者如果这样的其它实例 包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素， 则这样的其它实例意图处于 权利要求书的范围之内。