CN105041563A - 垂直轴风力机叶片使用导流条技术提高风能利用的方法 - Google Patents

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Abstract

垂直轴风力机叶片使用导流条技术提高风能利用的方法，在垂直轴风力机叶片上，沿叶片展向20％、40％、60％、80％各安装一个导流条。导流条高度为3％叶片弦长，厚度为1％叶片弦长。导流条从叶片前缘延伸到尾缘，导流条前缘首点位置到尾缘末点位置偏移距离为6％叶片弦长。本发明效果和益处是：本发明采用叶片导流条技术控制风力机叶片气流的流经路径，改变气流的进入和离开叶片的角度，增加了叶片的升力，同时增大叶片切向力。具有降低风机起动风速，提高风能利用系数等优点。

Description

垂直轴风力机叶片使用导流条技术提高风能利用的方法
技术领域
发明涉及一种提高风能利用的方法，尤其是一种垂直轴风力机叶片使用导流条技术提高风能利用的方法，属于风力发电技术领域。
背景技术
随着环境和能源问题日益突出，可再生能源的开发和利用得到世界各国的重视。风能在可再生能源的利用中占有很大的比例，风力发电作为对风能利用的主要形式受到越来越多的重视。现代用于并网运行的大型风力发电机组，大多为水平轴风力发电机组，并且技术已经很成熟。风能的最早利用形式是垂直轴风车，但是垂直轴风力发电机出现较晚，主要是由于人们普遍认为垂直轴风力发电机的风能利用率低于水平轴，因而导致垂直轴风力发电机长期得不到重视。随着升力型风轮技术的发展，使得垂直轴风力发电机的风能利用率不再低于水平轴，并且与水平轴风力发电机相比，其具有维护方便，叶片设计制造简单，造价低，不需要对风装置等优点。
目前垂直轴风力机按叶轮工作方式有三种形式：一)升力型风机，主要靠叶片产生的升力带动叶轮做工。但由于叶片处于不同攻角时升力的大小区别很大，而且升力分解的与风向垂直的用来驱动风机做功。平行的分力相反阻碍风机做功。因此靠升力启动风机有些困难，必须达到一定风速，克服了阻力才能旋转。
二)阻力型风机，主要依靠阻力来工作的风力机称为阻力型风力机。阻力型风机在低风速下易起动，但旋转速度不高，风轮的尖速比较小，不能到达风能的高度利用。这类风机输出的扭矩很大，常被用于提水、碾米、拉等动力。
三)升阻混合型，由于前两种风机各有优缺点，因此派生出了混合型风机，即解决了升力型风机起动问题，又解决了阻力型风机不能高速运转问题。但目前升阻混合型阻力和升力分开，没有很好的结合，势必造成互相影响的结果，导致其综合性能不高。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种垂直轴风力机叶片使用导流条技术提高风能利用的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：垂直轴风力机叶片使用导流条技术提高风能利用的方法，在垂直轴风力机叶片上，沿叶片展向20％、40％、60％、80％各安装一个导流条。导流条高度为3％叶片弦长，厚度为1％叶片弦长。导流条从叶片前缘延伸到尾缘，导流条前缘首点位置到尾缘末点位置偏移距离为6％叶片弦长。
本发明效果和益处是：本发明采用叶片导流条技术控制风力机叶片气流的流经路径，改变气流的进入和离开叶片的角度，增加了叶片的升力，同时增大叶片切向力。具有降低风机起动风速，提高风能利用系数等优点。
附图说明
图1是本发明导流条的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是垂直轴风力机叶片的结构示意图。
图4是图3的俯视图。
图5是垂直轴风机框架的结构示意图。
具体实施方式：
实施例
如图1-图4所示：垂直轴风力机叶片使用导流条技术提高风能利用的方法，在垂直轴风力机叶片1上，沿叶片1展向20％、40％、60％、80％各安装一个导流条2。选取对称翼型0018为实验翼型，弦长100mm。叶片1采用木质制成，为防止叶片1旋转强度不够。在叶片1内部设计预埋金属钢构件，每片叶1片预埋3个，并且每片叶片1钢件位置一样，以免风机转动不平衡。叶片1加导流条2保证不要改变翼型原有的气动外形。导流条2高度为3mm，厚度为1mm，偏移距离S为6mm，导流条2从A点到B点任意圆弧过渡黏贴到叶片1上。把做好的叶片组装成实验框架，套在旋转轴上，最后连接外部实验仪器进行实验。
如图5所示：风机安装轴7与风机实验装置固定座相连，使用连轴器与测量风机参数扭矩仪连接。风机实验装置采用4片叶片，周向均匀布置，叶片1上有与连接杆4连接的螺栓孔，使用螺栓3与连接杆4相连，连接杆通过螺栓与安装盘5相连接，组成一个风机框架。风机框架的安装盘内有通孔，套在旋转轴7上，使用顶丝与轴固定。
工作原理
垂直轴升力型风力机叶片工作时，依靠叶片本身的升力在旋转圆周切向力分力来产生动力，而叶片在旋转过程中，叶片的与来流的攻角在不断变化。随着攻角的增大，叶片吸力面气流分离逐渐加剧，升力逐渐降低，切向分力也随之减小，叶片的做功能力也随之下降。为了保证有足够的切向力和足够大的升阻比，采用在叶片迎风面即叶片吸力面安装导流条，使气流在叶片上的流经路径得以改变，从而气流的进出角发生改变，气流的动量发生了变化，从而给导流条反向作用力，增加了切向力，从而提高了叶片的做功能力。同时也改变了风机的起动性能。

Claims (3)

1.垂直轴风力机叶片使用导流条技术提高风能利用的方法，其特征在于：在垂直轴风力机叶片上，沿叶片展向20％、40％、60％、80％各安装一个导流条。
2.如权利要求1所述的垂直轴风力机叶片使用导流条技术提高风能利用的方法，其特征在于：所述导流条高度为3％叶片弦长，厚度为1％叶片弦长。
3.如权利要求1所述的垂直轴风力机叶片使用导流条技术提高风能利用的方法，其特征在于：所述导流条从叶片前缘延伸到尾缘，导流条前缘首点位置到尾缘末点位置偏移距离为6％叶片弦长。
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