CN107044381A - 升力型垂直轴风力机 - Google Patents

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CN107044381A CN201611218166.6A CN201611218166A CN107044381A CN 107044381 A CN107044381 A CN 107044381A CN 201611218166 A CN201611218166 A CN 201611218166A CN 107044381 A CN107044381 A CN 107044381A
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陈建
张周周
徐洪涛
陈榴
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University of Shanghai for Science and Technology
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Abstract

本发明涉及一种升力型垂直轴风力机，翼型叶片的尾部附近安装有Gurney襟翼。多个所述翼型叶片通过转臂连接转轴，转轴连接在底座上。Gurney襟翼与翼型中平面之间的安装角度为60°~90°，高度为4%~6%的翼型弦长C，厚度为1%~2%的翼型弦长C。Gurney襟翼安装在翼型叶片尾部内表面或外表面，并距离翼型叶片1尾部2%~4%的翼型弦长C处。本发明是在升力型垂直轴风力机的翼型尾部，增加一个新式Gurney襟翼，该襟翼具有独立的参数特征。当风吹向此风力机，增加襟翼后的翼型叶片受到空气的作用，能够增加风力机的静态扭矩，给风力机带来自动启动性能上的提升，同时提高风力机的功率输出。

Description

升力型垂直轴风力机
技术领域
本发明涉及一种垂直轴风力发电机，特别涉及一种升力型垂直轴风力发电机。
背景技术
在经济飞速发展的今天，能源供应问题日益紧张，环境恶化和气候变化问题尤为突出，同时世界能源结构正在发生重大转变，可再生能源的开发利用已经成为解决能源问题的关键。在众多的可再生能源中，清洁的可再生能源备受各国青睐。与其他能源相比，风能在技术和成本上都具有较强的优势，是最理想的可再生清洁能源。首先，风能是一种干净的可再生能源，在经济成本方面，建造风力发电厂的费用较低；其次，风力发电的运营除常规保养外，没有其他任何消耗和燃料成本。风力发电能够有效地利用自然资源和保护自然环境，同时其还能解决偏远地区人们的用电需求。因此，各国不断加大风能开发和利用的力度，使得风力发电行业呈现出前所未有的发展速度。
我国拥有丰富的风能资源，主要在西北、华北北部、东北及东南沿海地区。早在20世纪70年代末80年代初，我国自主开发研制批量生产的额定容量较小的风力发电机，来解决居住分散的农牧民和岛屿居民的用电问题。目前所使用的风力发电机主要分为两种：水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。与水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机具有简单的结构、安装方便、回转力矩高、启动风速低，运行不受风向限制、气动噪音小等优点。其自身的优点还使得它能够与城市建筑有效结合，充分利用建筑环境中的风能，进而减少一次能源的消耗。然而，升力型垂直轴风力发电机并没有太好的自动启动性能，同时它的输出功率也相对较低。
发明内容
针对上诉垂直轴风力发电机的缺点，本发明提出一种升力型垂直轴风力机，从升力型垂直轴风力发电机结构入手，考虑现代空气动力学理论，采用尾部(翼型内表面或外表面)加装Gurney襟翼的翼型叶片作为风力机的叶片，进而提升升力型垂直轴风力发电机的性能。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种升力型垂直轴风力机结构，包括翼型叶片，所述翼型叶片的尾部附近安装有Gurney襟翼，用于提高风力机的功率输出。
多个所述翼型叶片通过转臂连接转轴，转轴连接在底座上。所述Gurney襟翼与翼型中平面之间的安装角度为60°～90°，高度为4％～6％的翼型弦长C，厚度为1％～2％的翼型弦长C。所述Gurney襟翼安装在翼型叶片(1)尾部内表面或外表面，并距离翼型叶片1尾部2％～4％的翼型弦长C处。
本发明的有益效果是：本发明的新式升力型垂直轴风力发电机，保证了垂直轴风力机结构简单、易于安装维护等其他优点，同时又改善了升力型垂直轴风力机自动启动性能的不足，提高了风力机的功率输出。
附图说明
图1为本发明的升力型垂直轴风力机的立体结构图；
图2为新式升力型垂直轴风力机的俯视图；
图3为翼型叶片局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做更详细的描述：
如图1至图3所示，本发明的升力型垂直轴风力机，包括底座5、转轴4、转臂3、翼型叶片1和Gurney襟翼2，翼型叶片1的尾部附近安装有Gurney襟翼2。多个翼型叶片1通过转臂3连接转轴4，转轴4连接在底座5上。该Gurney襟翼2可以安装在翼型叶片1的内表面7也可以安装在翼型叶片1的外表面8。它的安装位置(距离根部的距离)，安装角度(与翼型中平面6的夹角)，以及其自身的高度和厚度都可以改变，它们共同影响着风力机转动时的流场、风力机的输出功率、静态扭矩及其性能。其中，最佳安装角度为60°～90°(与翼型中平面6的夹角)，最佳高度为4％C～6％C(C为翼型弦长)，最佳厚度在1％C～2％C左右，最佳安装位置为距离尾部2％～4％C。
如图3所示，翼型弦长为C，Gurney襟翼的高度为5％C，安装角度为90°，厚度为1％C，距离根部距离为0。

Claims (4)

1.一种升力型垂直轴风力机，包括翼型叶片（1），其特征在于：所述翼型叶片（1）的尾部附近安装有Gurney襟翼（2），用于提高风力机的功率输出。
2.根据权利要求1所述的升力型垂直轴风力机，其特征在于：多个所述翼型叶片（1）通过转臂（3）连接转轴（4），转轴（4）连接在底座（5）上。
3.根据权利要求1或2所述的升力型垂直轴风力机，其特征在于：所述Gurney襟翼（2）与翼型中平面（6）之间的安装角度为60°~ 90°，高度为4% ~ 6%的翼型弦长C，厚度为1% ~2%的翼型弦长C。
4.根据权利要求3所述的升力型垂直轴风力机，其特征在于：所述Gurney襟翼（2）安装在翼型叶片（1）尾部内表面（7）或外表面（8），并距离翼型叶片（1）尾部2%~4%的翼型弦长C处。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109695536A (zh) * 2019-01-27 2019-04-30 上海理工大学 带摆动式格尼襟翼装置的升力型垂直轴风力机及控制方法

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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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