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基于材料的弯扭耦合设计的原理如图2-2所示。利用纤维增强材料的各向异性，在叶片的上下翼面作“镜像”铺层，纤维方向与叶片轴向呈一定夹角。这样叶片弯曲时，上下翼面纤维中的拉/压力将形成同一方向的剪力分量，在翼剖面形成扭矩以致产生扭转变形。基于外形的弯扭耦合设计指的是一种后掠叶片设计，原理如图2-3所示。叶片外形轴线逐渐偏离变桨轴线（指向与叶片旋转方向相反），当挥舞方向气动载荷作用于叶片上时，将产生相对变桨轴线的扭矩使翼剖面顺桨。这种后掠叶片设计常见GE、西门子等公司的叶片中。
图2-2传统叶片和弯扭耦合叶片设计（来自：Verelst，2009）
图2-3后掠叶片概念(来自:Larwood/Zuteck, 2006)
2.3 涡流发生器（VG）
涡流发生器（VortexGenerator，简称VG）自1947年首次被美国联合飞机公司（UAC）的Taylor和Bmynes提出以来，目前已广泛应用于航空、船舶等与流体相关的领域。VG实际上是以某一安装角垂直地安装在翼型表面的的小展弦比机翼，在迎风气流中和常规翼型一样可以产生翼尖涡，由于其展弦比小，翼尖涡强度相对较强。这种高能量的翼尖涡与下游的边界层流动混合后，把能量传递给边界层，使出于逆压梯度中的边界层流场获得能量后能够继续附着在翼型表面从而达到延迟分离的效果，图2-4展示了VG的原理。
图2-4 VG的工作原理(来自S.Xue, 2010)
1980年代，VG开始应用于风力机叶片中，用以控制流动分离。当前大型变速变桨控制风力机叶片的翼型设计工作点均处于较大升力系数处，即2翼型工作于接近失速的攻角下。当风机转速达到额定转速而功率未达到满发状态时，随着风速的增加，叶尖速比减小，叶片截面的攻角增加。而由于风轮面内的旋转线速度远低于叶尖，叶根区域的攻角大于叶尖，叶根区域将先于叶尖区域失速。因此叶根（叶根长度30%以内区域）有控制流动分离的需求。图2-5为VG应用于叶片上的原理简图。目前VG已经在国内外很多厂家的叶片上得到应用，Smart Blade公司长期从事叶片新技术的研究和应用，称目前的应用有效的抑制了叶根部的流动分离，提高年发电量2~3%左右。
