CN101970870A - 涡轮机增强系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于增强风轮机的性能的系统和方法，其包括将空气从喷嘴的阵列喷入涡轮机上游的气流中，以减小湍流和/或增加速度和/或控制气流的压力，从而改进涡轮机的性能。

Description

涡轮机增强系统
技术领域
本发明涉及一种涡轮机增强系统和一种用于增强或改进风轮机的功率输出和/或效率的方法，具体地涉及一种被设计为调节流过涡轮机的风以减小湍流和/或增加风的压力和/或速度的系统和方法。
背景技术
在现今全球变暖的环境和环境意识中，可再生能源正变得越来越重要，岸上的和离岸的风轮机都是可再生能源的最好建立形式。虽然已经证明风轮机是用于产生电能或其它形式的能量的可行选择，但是它们确实具有它们的局限性。风轮机的一个主要问题是被称为“贝兹极限(Betz limit)”的现象，其决定了风轮机的性能的最大极限。这由涡轮机的转子上的压降产生，其中，叶片正后方的空气处于低于大气压的压力，而叶片正前方的空气处于高于大气压的气压。涡轮机前方的这种升高的压力使涡轮机周围的一些风或上游空气转向，从而对能够由涡轮机获得的工作量造成限制。
然而，由于波动的风速，在大多数商业风轮机中难得达到此贝兹极限，当使用风轮机时，风速是另一个缺点。无法保证风速，因此由风轮机产生的功率是不稳定的，并且，当供电以用于消耗时，这明显地会带来问题。结果，通常必须仔细选择风轮机所处的位置，在具有较高盛行风速的区域中选择位置，通常也选择中等海拔的位置。还优选地，使涡轮机的叶片位于离地面一定高度处，因为高处的风速通常较高，这是地平面处受到的阻力和高处的空气具有较低粘性的结果。然而，不管高度如何，在固体本体(例如，涡轮机叶片)上的气流中，湍流是形成增加的阻力和热传递的原因。因此，在这种应用中，并且，在此情况下的风轮机中，流过叶片的空气或“风”的湍流越大，从风到涡轮机叶片的能量传递的效率越低。
德国专利申请DE4323132公开了一种喷射式风轮机(JWT)，其通过环形(环状)喷嘴而利用风的动压力(总压力、皮托压力、风筒压力、驻点压力)，这些喷嘴布置在转子上游的圆形平面中，以使进入的风加速，并通过使进入的风本身通过这批喷嘴而以恒定的角度将风引导到转子叶片上。
英国专利申请GB2297358公开了一种用于根据流入系统中的空气或水的冲压效应而产生电能的涡轮机系统。该冲压效应迫使空气进入进气口2和外壳3中。然后，空气流入闸门单元9的相对的扇形开口中，并流入固定的导向叶片单元7中，该导向叶片单元引导空气平稳地进入涡轮机叶轮6的叶片通道中，该涡轮机叶轮与闸门单元9一起旋转，因为它们被锁(key)在轴8上。在接合的发电机5中产生功率，该发电机可为电池充电或驱动电机。
英国专利申请GB2230565公开了一种轴流式风轮机，其包括外壳(a)、定子叶片(c)、转子叶片(d)及发电机外壳(e)。由于空气流到外壳外部，环形盘部分(g)在装置下游产生低压。
本发明的目的是，提供一种用于改进风轮机的效率的可替代系统和方法，本系统相对易于制造和操作，并且本系统优选地适于装配至新的风轮机，但也适于改进现有的风轮机。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种涡轮机增强系统，其包括用于以调节流过涡轮机的叶片的第二流体的方式将第一流体喷入涡轮机的上游第二流体流中的喷射器。
优选地，本喷射器适于从此进行至少一次喷射第一流体。
优选地，本增强系统包括用于向喷射器供应第一流体的装置。
优选地，本供应装置布置为从远离涡轮机的上游第二流体流的位置向喷射器供应第一流体。
优选地，本喷射器包括与供应装置流体连通的入口、以及由此将第一流体喷入上游第二流体流中的出口。
优选地，本喷射器的形状和尺寸构造为使流过其中的第一流体加速。
优选地，本喷射器适于提供越过涡轮机的叶片的目标扫掠区域(sweep area)的事先设计好的速度分布图。
优选地，本喷射器包括喷嘴的至少一个阵列。
优选地，本喷射器包括可位于距离涡轮机的第一距离处的喷嘴的第一阵列、以及可位于距离涡轮机的第二距离处的喷嘴的第二阵列。
优选地，本喷射器适于调节流过叶片的目标扫掠区域的第二流体流。
优选地，至少一些喷嘴包括空气感应喷嘴。
优选地，本供应装置包括风扇和电机。
优选地，本供应装置包括从风扇延伸至喷射器的管道。
优选地，本管道包括用于喷射器的支撑物。
优选地，本增强系统包括适于使喷射器能够安装至涡轮机的接合器(coupling)。
优选地，本接合器适于使喷射器能够以允许喷射器跟随涡轮机的一组叶片的方式相对于涡轮机进行位移。
优选地，本供应装置适于由涡轮机供以动力。
优选地，本增强系统包括与喷射器在操作上关联的风轮机。
优选地，本增强系统包括第一导向装置，其形状和尺寸构造为使上游第二流体流朝着涡轮机成漏斗状，喷射器布置为将第一流体喷入第一导向装置内的上游第二流体流中。
优选地，本增强系统包括第二导向装置，其与第一导向装置配合，以使上游第二流体流聚集到涡轮机的叶片的扫掠区域的所选部分上。
优选地，本喷射器包括围绕第一和/或第二导向装置设置的喷嘴的阵列。
优选地，本第一和/或第二导向装置的尺寸可改变。
优选地，本第一导向装置包括截平圆锥形的外罩(cowl)。
优选地，本第二导向装置包括同心地安装在外罩内的锥形物，从而在外罩与锥形物之间限定基本为环形的通道。
优选地，本增强系统包括用于使离开叶片的下游侧的第二流体的至少一部分再循环回到叶片的上游侧的装置。
优选地，本供应装置利用机械感应来向喷射器供应第一流体。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于增强涡轮机的性能的方法，本方法包括以调节流过涡轮机的叶片的第二流体的方式将第一流体喷入涡轮机的上游第二流体流中。
优选地，本方法包括进行至少一次将第一流体喷入上游第二流体流中的步骤。
优选地，本方法包括从远离涡轮机的上游第二流体流的位置供应用于喷射的第一流体的步骤。
优选地，本方法包括在喷入上游气流中期间使流动的第一流体加速的步骤。
优选地，本方法包括将第一流体从第一位置喷入上游第二流体流中的步骤。
优选地，本方法包括将第一流体从远离第一位置的第二位置喷入第二流体流中的步骤。
优选地，本方法包括从涡轮机提取功率以影响用于喷射的第一流体的供应的步骤。
如这里使用的，术语“喷射”旨在表示将另外供应的流体(例如空气)引入现有的气流中，以改变该气流，与简单地使整个气流通过喷嘴或外罩以改变气流的方向/速度/压力相反。
如这里使用的，术语“上游气流”或“气流”旨在表示空气的流动，通常但并非只是风的形式，风通过风轮机，并且，通过使涡轮机的叶片响应于风的通过而旋转，涡轮机从风中提取能量。
如这里使用的，术语“调节”旨在表示减小湍流、和/或增加速度、和/或调节或控制朝着涡轮机流动和流过涡轮机的流体流(具体是风)的压力。
附图说明
图1示出了根据本发明的涡轮机增强系统的第一实施方式的一部分的示意性透视图；
图2示出了图1所示的系统的平面图；
图3示出了根据本发明的涡轮机增强系统的整个第一实施方式的另一透视图；
图4示出了增强系统在其上有效的区域，其重叠在风轮机的叶片的扫掠区域的视图上；
图5示出了根据本发明的涡轮机增强系统的第二实施方式的正透视图，其安装在三叶片风轮机前面；
图6示出了图5所示的增强系统的后视图；
图7示出了图5和图6所示的增强系统的侧视图；以及
图8示出了图5至图7所示的增强系统的部分平面图，其上设置有额外的部件，以进一步改进风轮机的性能。
具体实施方式
现在参照附图的图1至图4，示出了整体上用10表示的涡轮机增强系统的第一实施方式，其适于改进涡轮机(例如，风轮机T)，或与之一体地形成。与直接安装至涡轮机相反，增强系统10也可设计为定位在现有的风轮机(未示出)上游的独立单元。本发明的增强系统10可根据本发明的方法来操作，并且，如下文所描述的，以增强涡轮机T的性能或功率输出。
对于传统的风轮机，由风产生的功率很大程度上取决于风速，并由以下等式确定：
功率＝1/2(pxAxV3)
其中，p是空气的密度
A是叶片的面积
V是风速
风轮机具有提取此功率的一部分的能力，如上所述，可提取的部分由贝兹法则限制为59％。从以上功率等式还可以看出，产生的功率随着风速的立方而改变，因此，平均风速的略微增加便能显著地增加由涡轮机产生的功率。本发明的增强系统10设计为根据盛行风条件将通过涡轮机T的风速保持在提高的速度，从而，对于操作系统10所需的相对小的能量输入，显著地增加由涡轮机T产生的功率。
系统10包括为喷嘴16的第一阵列12和第二阵列14的形式的喷射器，在使用中，这些喷嘴定位在涡轮机T的叶片B上游。如下文将详细描述的，喷嘴16适于朝着叶片B以这样的速度并在这样的方向上放出高速喷涌的第一流体(例如空气)，即，该速度和方向通过减小湍流、控制第二流体(例如，为吹过叶片B的风的形式的空气)的压力并增加其速度来调节气流。因此，具体地从以下对增强系统10的操作的描述中应理解，可利用喷嘴16的单一阵列来实现上述功能。另外，喷嘴16的个数和设计可根据需要而改变，具体地适于叶片B的直径。事实上，喷嘴16可用任何其它能够将空气喷入涡轮机T上游的风中的装置来代替。虽然这并不是太期望的，喷嘴16也可喷射流体或除空气以外的气体。
阵列12、14中的每个均支撑在相应的管道18上，该管道形成适于在使用过程中向喷嘴16供应空气的供应装置的一部分。然而，应理解，喷嘴16的阵列12、14可设置有任何其它适当的适于相对于涡轮机T的叶片B将喷嘴支持在正确的位置和方向上的支撑结构。这种支撑结构不需要兼作向喷嘴16供应空气的管道，该支撑结构可设置为单独的部件。
参照图3，可以看到，在所示实施方式中，管道18的两个分支连接到公共悬臂20中，该悬臂本身经由接合器22枢转地安装至涡轮机T的支柱C或其它支撑结构(未示出)。接合器22包括承载风扇24和驱动风扇24的电机26的支撑物(未示出)，因此，风扇和电机这两者形成适于向喷嘴16供应空气的供应装置的一部分。当然，风扇24和电机26可用任何其它能够向喷嘴16供应空气的装置代替。风扇24将压缩空气供应到悬臂20和管道18中，以向喷嘴16供应压缩空气。因此，喷嘴16包括连接至管道18的入口、以及朝着涡轮机T引导的出口，从该出口进行将空气喷入上游气流中。因此，上游气流不通过靠近上游气流的喷嘴16。
优选地，风扇24位于远离上游气流的位置中，因此，从所述远距离位置向喷嘴16供应空气。这样，喷入上游气流中的空气是用来调节上游气流的空气的附加源，与如在本领域中已知的通过使上游气流穿过喷嘴或外罩等而使上游气流通过其本身来调节相反。
在所示优选实施方式中，电机26从由涡轮机T产生的能量(优选地，为电能的形式)获得动力。然而，应理解，可对电机26使用外部功率源。当随着风时，接合器22允许阵列12、14旋转，从而跟随涡轮机T的叶片B。可使用任何适当的能够跟随盛行风的方向并影响接合器22在支柱C上的对应位移的装置。因此，对于固定头涡轮机，可省去接合器22。
还可设想，增强系统10可设置为独立于涡轮机T安装的独立单元，并且，在这种情况下，可设置装置，以允许当涡轮机T旋转至指向盛行风时，阵列12、14跟随涡轮机。例如，可使用风叶片和相关控制装置来确保系统10和涡轮机T一起旋转，以使盛行风的作用最大化。
在使用中，一旦涡轮机T产生功率，电机26便开启，以便为风扇24供以动力，该风扇可具有任何适当的设计。因此，风扇24将压缩空气泵入悬臂20和管道18中，因此，向喷嘴16的第一阵列12和第二阵列14供应压缩空气。在所示优选实施方式中，喷嘴16是感应型的，因此朝着叶片B的扫掠区域或扫掠区域的目标部分进行喷射加速空气。最初为湍流的风流过第一阵列12，并且，进行从相应的喷嘴16喷出空气通过减小风的湍流同时还增加风速并朝着第二阵列14引导风来调节空气。设想为了使这种改变方向最大化，可改变各个喷嘴16所指方向，以适应盛行风条件。还应该理解，可显著地改变第一阵列12和第二阵列14中的喷嘴的个数和布置，并且，事实上，可能需要改变，以适应局部条件和/或涡轮机T的尺寸/设计。
因此，当风到达第二阵列14时，湍流明显减小，同时其速度已增加。喷嘴16的第二阵列14同样进行喷射用来进一步减小风的湍流的高速空气，但是其主要用来使风速加速，以实现越过叶片B的扫掠的期望或目标覆盖面积，并由此使可从涡轮机T获得的功率(无论是电的还是其它形式的)最大化。图4中示出了叶片B的扫掠，其中重叠有来自喷嘴16的覆盖面积。同样，第二阵列14的喷嘴16可单独调节方向、压力和速度，以使流过其中的风的调节最优化。
如上所述，在流过叶片B时，风的湍流、速度和方向应该是能够在涡轮机T的扫掠区域上获得期望的覆盖面积，如图4所示。因此，在安装至涡轮机T时，优选地校准增强系统10，以尽可能地确保越过叶片B的目标扫掠区域的事先设计好的速度分布图。
为了使第一阵列12和第二阵列14的作用最大化，这些阵列必须定位在叶片B上游的相对短的距离处。在所示优选实施方式中，第一阵列12定位在距离叶片B第一距离处，而第二阵列14定位在距离叶片B第二距离处，当然，虽然应理解，此距离可根据需要而改变，以使增强系统10的性能最大化。
现在参照附图的图5至图7，示出了整体上用110表示的根据本发明的涡轮机增强系统的第二实施方式，其同样适于改进风轮机T’，或与之一体地形成。在此第二实施方式中，相似的部件被给与相似的参考标号，并且，除非另作说明，执行相似的功能。
系统110包括为喷嘴116的圆形阵列112的形式的喷射器，在使用中，这些喷嘴定位在涡轮机T’的叶片B’上游。如下文将详细描述的，喷嘴116适于朝着叶片B’以一定速度和在一定方向上进行喷射高速空气，该速度和方向通过减小湍流、控制压力、并增加吹过叶片B’的盛行风的速度而调节气流。应理解，喷嘴116的个数和设计可根据需要而改变，具体地适于叶片B’的直径。事实上，喷嘴116可用任何其它能够将空气喷入涡轮机T’上游的风中的装置来代替。虽然这并不是太期望的，喷嘴116也可喷射流体或除空气以外的气体。
本发明的此第二实施方式与上述第一实施方式之间的主要差异在于，设置有为截平圆锥形的外罩30的形式的第一导向装置，在使用中，该外罩定位在最靠近涡轮机T’的叶片B’的地方，并定位在其上游。系统110进一步包括为锥形物32的形式的第二导向装置，如所示的，该锥形物同心地位于外罩30内，并同样几乎邻接涡轮机T’的叶片B’。外罩30和锥形物32相对于风吹来的方向定位在叶片B’上游。外罩30和锥形物32一起在其间限定环形通道34，该通道34本身限定用于使空气流入外罩30中的出口，因此，该通道34在使用中对准在叶片B’的扫掠区域的正前方。可改变通道34的尺寸和相对位置，以覆盖更大量或更少量的叶片B’的扫掠区域。为此，众所周知，存在风轮机的每个叶片的长度的特定部分，其是产生大部分可用功率的原因。因此，优选地，环形通道34布置并且其尺寸构造为与叶片B’的扫掠区域的此部分重叠。
因此，外罩30用来收集(capture)更大量的上游气流，并将其引导到叶片B’上，以从涡轮机T’提取更大量的功率。出于产生功率的目的，外罩30也可用来使上游气流聚集到叶片B’的最有效的区域上。另外，外罩30作为用于喷嘴116的圆形阵列112的支撑物，在所示实施方式中，这些喷嘴安装至外罩30的内表面，并且，这些喷嘴优选地引导其在基本上平行于外罩30的壁的方向上喷射高压空气，并使其通过环形通道34到达叶片B’上。喷嘴116执行与在以上第一实施方式中描述的喷嘴16相同的功能，即，通过减小湍流和/或增加气流的速度来调节空气。喷嘴116还优选地定向成，并使其具有足够的个数，使得从相邻喷嘴116喷出的空气在环形通道34内略微重叠，以确保对基本上所有流过通道34的空气进行适当调节。
供应喷嘴116的是供应装置，该供应装置包括管道118的环形部件，在此第二实施方式中，该管道与外罩30同心地安装并安装在外罩外部，且从由电机126或任何其它适当的装置驱动的适当的风扇124供应。管道118在远离风扇124的端部封闭，并沿着其长度在许多位置由弯头连接器36分接(tap)，该弯头连接器本身穿过外罩30中的对应定位的孔(未示出)，然后，喷嘴116安装至每个弯头部件36的端部。因此，风扇124和电机126可通过管道118向喷嘴116的圆形阵列供应压缩空气。应理解，可改变所示布置，具体地管道118的布置，但仍实现上述功能。
外罩30和锥形物32的尺寸和/或方向是可改变的，以改变外罩30和锥形物32对引导到叶片B’上的气流的作用，并且，这可以人工地或自动地实现。例如，可改变外罩30的锥度，可改变外罩30的紧邻涡轮机T’的开口端的尺寸，并且，类似地，可改变锥形物32的尺寸和/或方向，并且，事实上，可改变该锥形物在外罩30内的位置。然后，这可使得能够改变环形通道34的尺寸，例如，以更好地适应当前的风条件或提供叶片B’的扫掠区域的最佳部分的更大覆盖面积。在所示实施方式中，外罩30和锥形物32安装至框架38，虽然用来安装外罩30和/或锥形物32的方法可根据需要而改变。例如，锥形物32可安装至涡轮机T’的轮毂，以与之一起旋转。外罩30可安装至风轮机的支撑支柱(未示出)，或通过任何其它适当的装置。
还应理解，可围绕外罩30设置喷嘴的额外的或第二阵列(未示出)，例如，在阵列112上游或在阵列112直径向内的地方。也可将喷嘴(未示出)的阵列安装至锥形物32的外表面。
参照图8，示出了系统110，其包括为再循环挡板40的形式的额外的和可选的特征，该再循环挡板定位成使得外接叶片B’的外端部，并且，其形状是环形的，从而有效地包住叶片B’的端部。挡板40用来收集已经经由外罩30而通过叶片B’的风的一部分，并用来使其再循环而回到叶片B’的前部，以进一步通过叶片B’。挡板40从叶片B’的后侧或下游侧延伸，并且，在邻近外罩30的位于叶片B’的正前方或上游的外表面终止之前，在叶片的扫掠区域的外边缘周围向后弯曲。因此，挡板40将不使空气再循环回到外罩30中，而是将使空气再循环到叶片的位于外罩30的覆盖面积外部的最外面部分上。挡板40可安装至外罩，或可通过任何其它适当的装置固定在适当的位置。
通过使用本发明的增强系统10、110，风轮机T、T’增加能量产生。虽然，在所示实施方式中，电机26、126从涡轮机T、T’提取能量，这大于由增强系统10、110产生的性能的增加所抵消的。
还应指出，当涡轮机T、T’在每平方米扫掠区域上产生更多的能量时，可减小叶片B、B’的尺寸，并且，也可减小叶片B、B’所定位的高度，从而降低涡轮机T的初始成本并增加可布置风轮机的位置的数量。通常，风轮机需要处于很高的高度且具有稳定的高风速的位置，因此极大地限制了适当位置的数量。本发明的增强系统10、110将允许风轮机位于大量另外将被认为是不适当的位置。
在以上两个实施方式中，增强系统可安装在涡轮机处，例如，安装在相对大规模的通风系统(未示出)的排气装置的位置，例如，如用在地下停车场或大型办公楼等中的通风系统。因此，与浪费废气中的能量相反，可借助于增强系统10、110使用废气中的能量对涡轮机供以动力，以进行发电。
因此，本发明的系统10、110提供了一种改进涡轮机的性能的简单且高效的装置和方法。系统10、110包括非常少的移动部件，这对于可靠性来说是有益的，同时也将成本降到最低。系统10、110的各种部件可由任何适当的材料制成，但是，优选地由轻质的材料制成，例如，塑料、复合材料、或其它材料。

Claims (33)

1.一种涡轮机增强系统，包括用于以调节流过涡轮机的叶片的第二流体的方式将第一流体喷入所述涡轮机的上游第二流体流中的喷射器。
2.根据权利要求1所述的涡轮机增强系统，其中，所述喷射器适于从此进行至少一次喷射所述第一流体。
3.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机增强系统，包括用于向所述喷射器供应所述第一流体的装置。
4.根据权利要求3所述的涡轮机增强系统，其中，所述供应装置布置为从远离所述涡轮机的所述上游第二流体流的位置向所述喷射器供应所述第一流体。
5.根据权利要求3或4所述的涡轮机增强系统，其中，所述喷射器包括与所述供应装置流体连通的入口、以及由此将所述第一流体喷入所述上游第二流体流中的出口。
6.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机增强系统，其中，所述喷射器的形状和尺寸构造为使流过其中的所述第一流体加速。
7.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机增强系统，其中，所述喷射器适于提供越过所述涡轮机的所述叶片的目标扫掠区域的事先设计好的速度分布图。
8.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机增强系统，其中，所述喷射器包括喷嘴的至少一个阵列。
9.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机增强系统，其中，所述喷射器包括能位于距离所述涡轮机的第一距离处的喷嘴的第一阵列、以及能位于距离所述涡轮机的第二距离处的喷嘴的第二阵列。
10.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机增强系统，其中，所述喷射器适于调节流过所述叶片的目标扫掠区域的所述第二流体流。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的涡轮机增强系统，其中，至少一些所述喷嘴包括空气感应喷嘴。
12.根据权利要求3至11中任一项所述的涡轮机增强系统，其中，所述供应装置包括风扇和电机。
13.根据权利要求12所述的涡轮机增强系统，其中，所述供应装置包括从所述风扇延伸至所述喷射器的管道。
14.根据权利要求13所述的涡轮机增强系统，其中，所述管道包括用于所述喷射器的支撑物。
15.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机增强系统，包括适于使所述喷射器能够安装至涡轮机的接合器。
16.根据权利要求15所述的涡轮机增强系统，其中，所述接合器适于使所述喷射器能够以允许所述喷射器跟随所述涡轮机的一组叶片的方式相对于所述涡轮机进行位移。
17.根据权利要求3至16中任一项所述的涡轮机增强系统，其中，所述供应装置适于由所述涡轮机供以动力。
18.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机增强系统，包括与所述喷射器在操作上关联的风轮机。
19.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机增强系统，包括第一导向装置，所述第一导向装置的形状和尺寸构造为使所述上游第二流体流朝着所述涡轮机成漏斗状，所述喷射器布置为将所述第一流体喷入所述第一导向装置内的所述上游第二流体流中。
20.根据权利要求19所述的涡轮机增强系统，包括第二导向装置，所述第二导向装置与所述第一导向装置配合，以使所述上游第二流体流聚集到所述涡轮机的所述叶片的扫掠区域的所选部分上。
21.根据权利要求19或20所述的涡轮机增强系统，其中，所述喷射器包括围绕所述第一和/或第二导向装置设置的喷嘴的阵列。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的涡轮机增强系统，其中，所述第一和/或第二导向装置的尺寸能改变。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的涡轮机增强系统，其中，所述第一导向装置包括截平圆锥形的外罩。
24.根据权利要求23所述的涡轮机增强系统，其中，所述第二导向装置包括同心地安装在所述外罩内的锥形物，从而在所述外罩与所述锥形物之间限定基本为环形的通道。
25.根据权利要求19至34中任一项所述的涡轮机增强系统，包括用于使离开所述叶片的下游侧的所述第二流体的至少一部分再循环回到所述叶片的上游侧的装置。
26.根据权利要求3至25中任一项所述的涡轮机增强系统，其中，所述供应装置利用机械感应来向所述喷射器供应所述第一流体。
27.一种用于增强风轮机的性能的方法，所述方法包括以调节流过涡轮机的叶片的第二流体的方式将第一流体喷入所述涡轮机的上游第二流体流中。
28.根据权利要求27所述的方法，包括进行至少一次将所述第一流体喷入所述上游第二流体流中的步骤。
29.根据权利要求27或28所述的方法，包括从远离所述涡轮机的所述上游第二流体流的位置供应用于喷射的所述第一流体的步骤。
30.根据权利要求27至29中任一项所述的方法，包括在喷入所述上游第二流体流中期间使流动的所述第一流体加速的步骤。
31.根据权利要求27至30中任一项所述的方法，包括将所述第一流体从第一位置喷入所述上游第二流体流中的步骤。
32.根据权利要求31所述的方法，包括将所述第一流体从远离所述第一位置的第二位置喷入所述第二流体流的步骤。
33.根据权利要求27至32中任一项所述的方法，包括从所述涡轮机提取功率以影响用于喷射的所述第一流体的供应的步骤。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104595293A (zh) * 2015-01-14 2015-05-06 华南农业大学 一种组合风场的产生装置和方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5415246B2 (ja) * 2009-12-17 2014-02-12 直人 坂野 風力発電装置
DE102010024621B4 (de) * 2010-03-08 2016-06-30 Gebhard Bernsau Energiewandler
WO2012173489A1 (en) * 2011-06-15 2012-12-20 Geir Monsen Vavik System for enhancement of fluid foil performance
US20130195617A1 (en) * 2011-07-29 2013-08-01 Michael C. Fong Wind Turbine Power Enhancements
US20140291991A1 (en) * 2011-08-31 2014-10-02 Roth Renewable Energy, LLC Method and Apparatus for Amplifying an Ambient Wind Stream to a Wind Turbine
WO2013120198A1 (en) * 2012-02-13 2013-08-22 Organoworld Inc. Turbine components
FR3030642A1 (fr) * 2014-12-22 2016-06-24 Sauval Claude Rene Turbine a vent et gaz comprime
WO2017134604A1 (en) * 2016-02-01 2017-08-10 Roger Phillips Highly efficient wind turbine
KR20200139481A (ko) * 2019-06-04 2020-12-14 구근회 터널식 풍력 발전기

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1783669A (en) * 1927-05-18 1930-12-02 Dew R Oliver Air motor
US4159426A (en) * 1977-03-07 1979-06-26 Staton Ronald R Energy conversion system
US4196020A (en) * 1978-11-15 1980-04-01 Avco Corporation Removable wash spray apparatus for gas turbine engine
US4372113A (en) * 1981-01-15 1983-02-08 Ramer James L Pipeline energy recapture device
EP0104034A1 (en) * 1982-09-20 1984-03-28 JAMES HOWDEN & COMPANY LIMITED Wind turbines
US4422820A (en) * 1982-09-29 1983-12-27 Grumman Aerospace Corporation Spoiler for fluid turbine diffuser
SU1341376A1 (ru) * 1986-04-22 1987-09-30 Ленинградский сельскохозяйственный институт Ветродвигатель
FR2682428B1 (fr) * 1991-10-11 1993-12-24 Michele Martinez Dispositif de commande et de controle en rotation d'une turbine pneumatique.
RU2078995C1 (ru) * 1992-05-26 1997-05-10 Василий Андреевич Викторук Ветроустановка
US5284628A (en) * 1992-09-09 1994-02-08 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Convection towers
US5512788A (en) * 1994-09-12 1996-04-30 Berenda; Robert M. Exhaust air recovery system
RU2132966C1 (ru) * 1996-09-18 1999-07-10 Артамонов Александр Сергеевич Ветроэлектростанция
US5998882A (en) * 1996-10-23 1999-12-07 Alston; Jerry L. Apparatus for converting aircraft exhaust into useful energy
RU2134817C1 (ru) * 1998-04-06 1999-08-20 Чижиков Александр Арсентьевич Ветроустановка "вера"
ES2160078B1 (es) * 1999-11-23 2002-05-01 Marrero O Shanahan Pedro M Torre eolica con aceleracion de flujo.
JP2002054553A (ja) * 2000-08-11 2002-02-20 Fuyo:Kk 工場排風利用によるエネルギー回収システム
ITTO20020908A1 (it) * 2002-10-17 2004-04-18 Lorenzo Battisti Sistema antighiaccio per impianti eolici.
ATE446145T1 (de) * 2004-02-26 2009-11-15 Pursuit Dynamics Plc Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von nebel
US7121804B1 (en) * 2004-07-27 2006-10-17 Glenn James Baker Fan system
DK176133B1 (da) * 2004-12-21 2006-09-18 Lm Glasfiber As Offshore-vindmölle med isbekæmpelsesindretning
WO2007048001A2 (en) * 2005-10-20 2007-04-26 Reidy Michael T Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements
JP4766317B2 (ja) * 2005-12-05 2011-09-07 株式会社デンソー ハイブリッド型風力発電装置
KR100796441B1 (ko) * 2006-07-31 2008-01-22 신덕호 인공 기압차 유도 풍력발전기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104595293A (zh) * 2015-01-14 2015-05-06 华南农业大学 一种组合风场的产生装置和方法
CN104595293B (zh) * 2015-01-14 2017-02-01 华南农业大学 一种组合风场的产生装置和方法

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Publication number Publication date
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MA32166B1 (fr) 2011-03-01

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