基于材料的彎扭耦合設(shè)計的原理如圖2-2所示。利用纖維增強材料的各向異性，在葉片的上下翼面作“鏡像”鋪層，纖維方向與葉片軸向呈一定夾角。這樣葉片彎曲時，上下翼面纖維中的拉/壓力將形成同一方向的剪力分量，在翼剖面形成扭矩以致產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。基于外形的彎扭耦合設(shè)計指的是一種后掠葉片設(shè)計，原理如圖2-3所示。葉片外形軸線逐漸偏離變槳軸線（指向與葉片旋轉(zhuǎn)方向相反），當(dāng)揮舞方向氣動載荷作用于葉片上時，將產(chǎn)生相對變槳軸線的扭矩使翼剖面順槳。這種后掠葉片設(shè)計常見GE、西門子等公司的葉片中。

　　圖2-2傳統(tǒng)葉片和彎扭耦合葉片設(shè)計（來自：Verelst，2009）

　　圖2-3后掠葉片概念(來自:Larwood/Zuteck, 2006)

　　2.3 渦流發(fā)生器（VG）

　　渦流發(fā)生器（VortexGenerator，簡稱VG）自1947年首次被美國聯(lián)合飛機公司（UAC）的Taylor和Bmynes提出以來，目前已廣泛應(yīng)用于航空、船舶等與流體相關(guān)的領(lǐng)域。VG實際上是以某一安裝角垂直地安裝在翼型表面的的小展弦比機翼，在迎風(fēng)氣流中和常規(guī)翼型一樣可以產(chǎn)生翼尖渦，由于其展弦比小，翼尖渦強度相對較強。這種高能量的翼尖渦與下游的邊界層流動混合后，把能量傳遞給邊界層，使出于逆壓梯度中的邊界層流場獲得能量后能夠繼續(xù)附著在翼型表面從而達到延遲分離的效果，圖2-4展示了VG的原理。

　　圖2-4 VG的工作原理(來自S.Xue, 2010)

　　1980年代，VG開始應(yīng)用于風(fēng)力機葉片中，用以控制流動分離。當(dāng)前大型變速變槳控制風(fēng)力機葉片的翼型設(shè)計工作點均處于較大升力系數(shù)處，即2翼型工作于接近失速的攻角下。當(dāng)風(fēng)機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速而功率未達到滿發(fā)狀態(tài)時，隨著風(fēng)速的增加，葉尖速比減小，葉片截面的攻角增加。而由于風(fēng)輪面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)線速度遠低于葉尖，葉根區(qū)域的攻角大于葉尖，葉根區(qū)域?qū)⑾扔谌~尖區(qū)域失速。因此葉根（葉根長度30%以內(nèi)區(qū)域）有控制流動分離的需求。圖2-5為VG應(yīng)用于葉片上的原理簡圖。目前VG已經(jīng)在國內(nèi)外很多廠家的葉片上得到應(yīng)用，Smart Blade公司長期從事葉片新技術(shù)的研究和應(yīng)用，稱目前的應(yīng)用有效的抑制了葉根部的流動分離，提高年發(fā)電量2~3%左右。