CN108468619A - 一种离心式风力机叶片射流增功装置 - Google Patents

一种离心式风力机叶片射流增功装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108468619A
CN108468619A CN201810252761.4A CN201810252761A CN108468619A CN 108468619 A CN108468619 A CN 108468619A CN 201810252761 A CN201810252761 A CN 201810252761A CN 108468619 A CN108468619 A CN 108468619A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
admission hole
air admission
pneumatic equipment
equipment bladess
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810252761.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108468619B (zh
Inventor
王珑
杨天
王同光
吴永健
韩然
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201810252761.4A priority Critical patent/CN108468619B/zh
Publication of CN108468619A publication Critical patent/CN108468619A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108468619B publication Critical patent/CN108468619B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • 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
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种离心式风力机叶片射流增功装置，包括风力机叶片,其中：风力机叶片内沿风力机叶片叶片变桨轴线设置有涵道，风力机叶片的叶根表面加工有进气孔，风力机叶片的叶尖表面加工有排气孔，进气孔和排气孔均与涵道连通，风力机叶片旋转时，由于离心力效应使风力机叶片的叶根和叶尖处产生压差，部分经过风力机叶片叶根的气流被进气孔吸入，从而减小风力机叶片的叶根处分离流，被进气孔吸入的气流经涵道后，从排气孔甩出，从而减弱或阻断风力机叶片的叶尖涡的形成，实现离心式风力机叶片射流增功。本发明结构和实施简单、技术原理清晰、制造成本低、无需维护、有广阔的应用前景。

Description

一种离心式风力机叶片射流增功装置
技术领域
本发明属于风力发电机叶片的技术领域，特别涉及一种离心式风力机叶片射流增功装置。
背景技术
未来20年内世界的能源需求还将增长30%，在化石能源带来的巨大环境问题下，风力发电作为一种清洁无污染的可再生能源，储量巨大，开发前景广阔，将成为未来能源的重要组成部分。
风力机在发电过程中存在最大风能利用效率，根据贝兹理论，风力机的最大效率最大为0.593，但是大型风力机在复杂环境和载荷下工作，涉及的流动问题高度复杂。在叶片根部区域，由于当地攻角较大以及耦合离心力和科氏力的共同作用下，此区域表现为高度三维的大分离流动和显著的三维旋转效应，带来较大的分离流动损失；在叶片尖部区域，由于上下压差巨大，气流由压力面向受压面卷起形成连续的、高涡量强度的脱落涡结构，表现为较为严重的叶尖涡脱落气动损失。
当前为增加风力机的风能利用效率研究人员开发设计了一些装置来提升风力机的效率，如为加装涡流发生器、阻力板、叶尖小翼和格尼襟翼等，这些工作主要目的是叶片表面加装部件，以减小或消除叶片不同区域的分离流动特性，改善叶片气动效率。但是这些结构较为复杂，而且无法同时解决根部分离和叶尖涡导致的气动效率下降问题。
发明内容
本发明将叶片根部分离和叶尖涡导致的气动效率下降问题进行联合考虑，提出一种离心式风力机叶片射流增功装置，其能有效改善风力机叶片的气动效率，原理清晰、结构和实施简单、会具有广阔的市场应用前景。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种离心式风力机叶片射流增功装置，包括风力机叶片,其中：风力机叶片内沿风力机叶片叶片变桨轴线设置有涵道，风力机叶片的叶根表面加工有进气孔，风力机叶片的叶尖表面加工有排气孔，进气孔和排气孔均与涵道连通，风力机叶片旋转时，由于离心力效应使风力机叶片的叶根和叶尖处产生压差，部分经过风力机叶片叶根的气流被进气孔吸入，从而减小风力机叶片的叶根处分离流，被进气孔吸入的气流经涵道后，从排气孔甩出，从而减弱或阻断风力机叶片的叶尖涡的形成，实现离心式风力机叶片射流增功。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的进气孔包括前缘进气孔和后缘进气孔，前缘进气孔开设在风力机叶片的叶根前缘，后缘进气孔开设在风力机叶片的叶根的弦面的中部位置至叶根后缘上，前缘进气孔和后缘进气孔均与涵道连通。
上述的后缘进气孔通过引流管与涵道连通。
上述的风力机叶片由上半叶片和下半叶片组成，涵道、前缘进气孔、引流管及排气孔分别对称半切在两叶片上，两叶片配合组装后形成完整的、前缘进气孔、引流管及排气孔。
上述的前缘进气孔的数量为2-10个，从叶根处向叶尖方向布设到20%叶片长度处。
上述的后缘进气孔沿风力机叶片弦向均匀排列2-4排，每排2-10个，后缘进气孔从叶根处向叶尖方向布设到20%叶片长度处。
上述的引流管垂直于后缘进气孔，同弦向的后缘进气孔对应一个引流管。
上述的排气孔的数量为3-5个，均匀分布在风力机叶片的叶尖上。
上述的涵道、前缘进气孔、后缘进气孔、引流管及排气孔内部壁面均为光滑、平整的壁面。
本发明的离心式风力机叶片射流增功装置，包括汲取风能的风力机叶片、圆柱形的涵道、进气孔、引流管和排气孔。涵道贯通连接叶尖和叶根处的前缘进气孔及排气孔，后缘进气孔经由引流管连通至涵道。当风力发电机开始工作，叶片开始旋转，在气流流过叶片时形成的压差以及叶片旋转带来的离心力共同的作用下，气流自发的从叶根处，经由前缘进气孔和后缘进气孔流进，在叶尖排气孔处不断被甩出。这使得叶根处的分离流动减弱，增加叶片功率输出。同时，叶尖处流出的气流，也大幅减弱或阻断了叶尖涡的形成，使得叶尖损失大幅下降，进而增加对叶片的功率输出。通过设置多个前缘进气孔及后缘进气孔，可以多方位吸纳叶根气流，进一步降低叶根处的分离流动。
附图说明
图1是上半叶片的结构示意图；
图2是下半叶片的结构示意图；
图3是风力机叶片叶根处的半剖图；
图4是图3的A-A剖视图。
其中的附图标记为：风力机叶片1、上半叶片1a、下半叶片1b、涵道2、前缘进气孔3、后缘进气孔4、引流管5、排气孔6。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作详细说明。
本发明公开了一种离心式风力机叶片射流增功装置，包括风力机叶片1和叶片内的一段圆柱形的涵道2及进、排气孔。风力机叶片由上半叶片1a以及下半叶片1b组成，相应的叶片内的涵道2、前缘进气孔3、引流管5及排气孔6分别对称加工在两叶片上。两叶片配合组装后形成完整的涵道2、前缘进气孔3、引流管5和排气孔6。涵道2的中心轴线固定与叶片变桨轴线重合。而后缘进气孔4则只加工在上半叶片1a的弦向后缘部分。前缘进气孔3、后缘进气孔4、引流管5以及排气管6在叶根处按照特定的位置分布整齐排列。前缘进气孔3在上、下叶片的前缘结合处，均匀布置2-10个气孔，展向从叶根处至20%叶片长度处；后缘进气孔4布置在叶根的弦面的中部位置至叶根后缘上，沿弦向均匀排列2到4排、每排2-10个圆管阵列展向从叶根处至20%叶片长度处；引流管5垂直于后缘进气孔4的方向，每条管道将同弦向的后缘进气孔4连通至涵道；排气孔6位于上半叶片1a和下半叶片1b在叶尖的接合处，等距分布3-5个圆孔。前缘进气孔3、后缘进气孔4、引流管5及排气孔6均通向涵道2并与之平滑相连，气孔另一端连通至风机叶片的叶尖及叶根处表面。涵道2、前缘进气孔3、后缘进气孔4、引流管5及排气孔6内部都为光滑、平整的内壁面。
本发明利用风力机叶片旋转时产生的离心力效应以及叶根、叶尖处因气流流过产生的压差效应，迫使叶根周围气流不断从叶根处的压力前缘进气孔3、后缘进气孔4流进涵道2内，使叶根处的分离流动减弱，降低其造成的流动阻力，增加叶片功率输出。再通过排气孔6将涵道2内的气流甩出，借由被甩出的气流来大幅减弱或阻断叶尖涡的形成，使得叶尖损失大幅下降，进而增加对叶片的功率输出。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种离心式风力机叶片射流增功装置，包括风力机叶片(1),其特征是：所述的风力机叶片(1)内沿风力机叶片(1)叶片变桨轴线设置有涵道(2)，所述的风力机叶片(1)的叶根表面加工有进气孔，所述的风力机叶片(1)的叶尖表面加工有排气孔(6)，所述的进气孔和排气孔(6)均与涵道(2)连通，所述的风力机叶片(1)旋转时，由于离心力效应使风力机叶片(1)的叶根和叶尖处产生压差，部分经过风力机叶片(1)叶根的气流被进气孔吸入，从而减小风力机叶片(1)的叶根处分离流，被进气孔吸入的气流经涵道(2)后，从排气孔(6)甩出，从而减弱或阻断风力机叶片(1)的叶尖涡的形成，实现离心式风力机叶片射流增功。
2.根据权利要求1所述的一种离心式风力机叶片射流增功装置，其特征是：所述的进气孔包括前缘进气孔(3)和后缘进气孔(4)，所述的前缘进气孔(3)开设在风力机叶片(1)的叶根前缘，所述的后缘进气孔(4)开设在风力机叶片(1)的叶根的弦面的中部位置至叶根后缘上，所述的前缘进气孔(3)和后缘进气孔(4)均与涵道(2)连通。
3.根据权利要求2所述的一种离心式风力机叶片射流增功装置，其特征是：所述的后缘进气孔(4)通过引流管(5)与涵道(2)连通。
4.根据权利要求3所述的一种离心式风力机叶片射流增功装置，其特征是：所述的风力机叶片(1)由上半叶片(1a)和下半叶片(1b)组成，所述的涵道(2)、前缘进气孔(3)、引流管(5)及排气孔(6)分别对称半切在两叶片上，两叶片配合组装后形成完整的(2)、前缘进气孔(3)、引流管(5)及排气孔(6)。
5.根据权利要求4所述的一种离心式风力机叶片射流增功装置，其特征是：所述的前缘进气孔(3)的数量为2-10个，从叶根处向叶尖方向布设到20%叶片长度处。
6.根据权利要求4所述的一种离心式风力机叶片射流增功装置，其特征是：所述的后缘进气孔(4)沿风力机叶片(1)弦向均匀排列2-4排，每排2-10个，后缘进气孔(4)从叶根处向叶尖方向布设到20%叶片长度处。
7.根据权利要求6所述的一种离心式风力机叶片射流增功装置，其特征是：所述的引流管(5)垂直于后缘进气孔(4)，同弦向的后缘进气孔(4)对应一个引流管(5)。
8.根据权利要求4所述的一种离心式风力机叶片射流增功装置，其特征是：所述的排气孔(6)的数量为3-5个，均匀分布在风力机叶片(1)的叶尖上。
9.根据权利要求4所述的一种离心式风力机叶片射流增功装置，其特征是：所述的涵道(2)、前缘进气孔(3)、后缘进气孔(4)、引流管(5)及排气孔(6)内部壁面均为光滑、平整的壁面。
CN201810252761.4A 2018-03-26 2018-03-26 一种离心式风力机叶片射流增功装置 Active CN108468619B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810252761.4A CN108468619B (zh) 2018-03-26 2018-03-26 一种离心式风力机叶片射流增功装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810252761.4A CN108468619B (zh) 2018-03-26 2018-03-26 一种离心式风力机叶片射流增功装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108468619A true CN108468619A (zh) 2018-08-31
CN108468619B CN108468619B (zh) 2019-09-03

Family

ID=63264762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810252761.4A Active CN108468619B (zh) 2018-03-26 2018-03-26 一种离心式风力机叶片射流增功装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108468619B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109653944A (zh) * 2018-12-18 2019-04-19 上海理工大学 一种叶尾喷气式垂直轴风力机
CN110566400A (zh) * 2019-09-10 2019-12-13 河南理工大学 一种水平轴风力机叶片
CN110594096A (zh) * 2019-10-25 2019-12-20 上海电气风电集团股份有限公司 叶片边界层流动控制系统及包括其的风力发电机组
CN110761939A (zh) * 2019-11-05 2020-02-07 杭州筱趣贸易有限公司 一种利用旋转力增大受风量的风力发电设备
CN113335509A (zh) * 2021-06-03 2021-09-03 南京航空航天大学 一种直升机桨叶的流动控制方法
CN113357080A (zh) * 2021-06-10 2021-09-07 中科宇能科技发展有限公司 一种风电叶片吹气环量控制系统
CN113586630A (zh) * 2021-08-02 2021-11-02 山东泰鑫汽车科技有限公司 一种增强液力缓速器上的后定涡轮

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03286191A (ja) * 1990-03-30 1991-12-17 Railway Technical Res Inst 磁気浮上車両用風力発電装置
CN1529052A (zh) * 2003-09-26 2004-09-15 沈阳航空工业学院 一种可提高水平轴风力机风能利用效率的桨尖喷气方法
WO2007035758A1 (en) * 2005-09-19 2007-03-29 University Of Florida Research Foundation, Inc. Wind turbine blade comprising a boundary layer control system
CN101334004A (zh) * 2007-06-25 2008-12-31 通用电气公司 使用局部化感测和控制降低紊流风场中的功率损耗
CN101605988A (zh) * 2007-01-05 2009-12-16 Lm玻璃纤维制品有限公司 具有槽或孔形式的升力调节装置的风力涡轮机叶片
FR2959281A1 (fr) * 2010-04-23 2011-10-28 Philippe Echevarria Helice a "rotation intra-animee"
CN106677978A (zh) * 2015-11-11 2017-05-17 北京博比风电科技有限公司 一种风力发电机组的叶片射流增效系统设计
CN106762402A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 西北工业大学 基于联合射流技术的风力机叶片流动控制装置及其控制方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03286191A (ja) * 1990-03-30 1991-12-17 Railway Technical Res Inst 磁気浮上車両用風力発電装置
CN1529052A (zh) * 2003-09-26 2004-09-15 沈阳航空工业学院 一种可提高水平轴风力机风能利用效率的桨尖喷气方法
WO2007035758A1 (en) * 2005-09-19 2007-03-29 University Of Florida Research Foundation, Inc. Wind turbine blade comprising a boundary layer control system
CN101605988A (zh) * 2007-01-05 2009-12-16 Lm玻璃纤维制品有限公司 具有槽或孔形式的升力调节装置的风力涡轮机叶片
CN101334004A (zh) * 2007-06-25 2008-12-31 通用电气公司 使用局部化感测和控制降低紊流风场中的功率损耗
FR2959281A1 (fr) * 2010-04-23 2011-10-28 Philippe Echevarria Helice a "rotation intra-animee"
CN106677978A (zh) * 2015-11-11 2017-05-17 北京博比风电科技有限公司 一种风力发电机组的叶片射流增效系统设计
CN106762402A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 西北工业大学 基于联合射流技术的风力机叶片流动控制装置及其控制方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109653944A (zh) * 2018-12-18 2019-04-19 上海理工大学 一种叶尾喷气式垂直轴风力机
CN110566400A (zh) * 2019-09-10 2019-12-13 河南理工大学 一种水平轴风力机叶片
CN110594096A (zh) * 2019-10-25 2019-12-20 上海电气风电集团股份有限公司 叶片边界层流动控制系统及包括其的风力发电机组
CN110761939A (zh) * 2019-11-05 2020-02-07 杭州筱趣贸易有限公司 一种利用旋转力增大受风量的风力发电设备
CN113335509A (zh) * 2021-06-03 2021-09-03 南京航空航天大学 一种直升机桨叶的流动控制方法
CN113357080A (zh) * 2021-06-10 2021-09-07 中科宇能科技发展有限公司 一种风电叶片吹气环量控制系统
CN113357080B (zh) * 2021-06-10 2023-02-28 中科宇能科技发展有限公司 一种风电叶片吹气环量控制系统
CN113586630A (zh) * 2021-08-02 2021-11-02 山东泰鑫汽车科技有限公司 一种增强液力缓速器上的后定涡轮
CN113586630B (zh) * 2021-08-02 2023-05-02 山东泰鑫汽车科技有限公司 一种增强液力缓速器上的后定涡轮

Also Published As

Publication number Publication date
CN108468619B (zh) 2019-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108468619B (zh) 一种离心式风力机叶片射流增功装置
Xu et al. High-resolution numerical simulation of the performance of vertical axis wind turbines in urban area: Part II, array of vertical axis wind turbines between buildings
Zhu et al. Investigation on aerodynamic characteristics of building augmented vertical axis wind turbine
WO2022001691A1 (zh) 用于风力发电机的鲨鱼鳃式叶片减阻结构、叶片及制造方法
Siram et al. Blade design considerations of small wind turbines: From classical to emerging bio-inspired profiles/shapes
Sedaghat et al. Analysis of accelerating devices for enclosure wind turbines
CN101509464A (zh) 提高垂直轴风力机性能的被动喷气方法及装置
CN101067409B (zh) 立轴风力机风轮
Khai et al. Numerical Investigation of the Power Performance of the Vertical-Axis Wind Turbine with Endplates
CN103629050A (zh) 贯旋流风力发电机
Sun et al. Review of numerical and experimental studies on flow characteristics around a straight-bladed vertical axis wind turbine and its performance enhancement strategies
CN207111299U (zh) 一种高效型风力发电机
CN201121558Y (zh) 立轴风力机的风轮
Li et al. Effect of building diffusers on aerodynamic performance for building augmented vertical axis wind turbine
Dumitrescu et al. The physics of starting process for vertical axis wind turbines
Zereg et al. CFD Analysis of a Vertical Axis Wind Turbine
CN106704092A (zh) 增效扰流板叶片
CN107420254A (zh) 一种高效型风力发电机
CN209510518U (zh) 一种薄膜自激励振动式垂直轴风力机叶片
CN104234926A (zh) 风筒高效风力发电方法及系统
CN209510517U (zh) 一种薄膜声激励振动式垂直轴风力机叶片
CN202991344U (zh) 垂直轴吸气式风力机
CN206522215U (zh) 增效扰流板叶片
CN202209250U (zh) 一种前突型水平轴风力机叶片
CN105822510A (zh) 一种叶尖系列化分段叶片及其设计方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20180831

Assignee: LIANYUNGANG ZHONGFU LIANZHONG COMPOSITES GROUP Co.,Ltd.

Assignor: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

Contract record no.: X2022320000095

Denomination of invention: A centrifugal wind turbine blade jet power increasing device

Granted publication date: 20190903

License type: Common License

Record date: 20220609

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract