CN110285013A - 一种利用涡流提高水平轴风力机风能利用效率的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用涡流提高水平轴风力机风能利用效率的方法，步骤为：在风力机的整流罩上固装上一根支杆，保证支杆与风力机整流罩的中轴线相重合；在支杆的外端固装上若干根辐杆，保证辐杆与支杆相垂直，辐杆的数量与风力机叶片的数量相同且一一对应；在每一根辐杆上固装上一组涡流发生器，每组内的涡流发生器数量若干且等间距分布，涡流发生器与风力机叶片的前缘侧上游正对设置；当风力机启动后，整流罩将带动支杆、辐杆及涡流发生器进行同步转动，在转动过程中，涡流发生器产生的涡流直接作用到风力机叶片的吸力面上，以降低风力机叶片吸力面的压力，进而使风力机叶片的升力性能和做功能力得到提高，最终使风力机的风能利用效率得到进一步提高。
Description
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，特别是涉及一种利用涡流提高水平轴风力机风能利用效率的方法。
背景技术
目前，风力机利用风能的形式主要包括升力型、阻力型和升阻混合型，升力型是目前应用较为广泛的，且拥有更高的风能利用效率，也是水平轴风力机最为常见的应用形式；阻力型拥有较小的尖速比，因此启动性能较好，但是风能利用效率不高；升阻混合型则同时包括升力型和阻力型的特征，但在较大的尖速比下，其内的阻力单元反而会影响到风力机的风能利用效率。
升力型水平轴风力机作为目前应用最为广泛的风力机类型，其技术水平已经相当的成熟，换句话说，也已经达到了技术发展的瓶颈，现有技术水平下，想要进一步提高水平轴风力机的风能利用效率变得越来越难。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种利用涡流提高水平轴风力机风能利用效率的方法，通过产生的涡流有效降低叶片吸力面的压力，在现有技术水平下实现了水平轴风力机风能利用效率的进一步提高。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种利用涡流提高水平轴风力机风能利用效率的方法，包括如下步骤：
步骤一：在风力机的整流罩上固装上一根支杆，保证支杆与风力机整流罩的中轴线相重合；
步骤二：在支杆的外端固装上若干根辐杆，保证辐杆与支杆相垂直，辐杆的数量与风力机叶片的数量相同且一一对应；
步骤三：在每一根辐杆上固装上一组涡流发生器，每组内的涡流发生器数量若干且等间距分布，涡流发生器与风力机叶片的前缘侧上游正对设置；
步骤四：当风力机启动后，整流罩将带动支杆、辐杆及涡流发生器进行同步转动，在转动过程中，涡流发生器产生的涡流直接作用到风力机叶片的吸力面上，以降低风力机叶片吸力面的压力，进而使风力机叶片的升力性能和做功能力得到提高，最终使风力机的风能利用效率得到进一步提高。
同一根辐杆上的全部涡流发生器产生的涡流具有相同的旋向。
支杆、辐杆及涡流发生器均采用高强度碳布制作。
本发明的有益效果：
本发明的利用涡流提高水平轴风力机风能利用效率的方法，通过产生的涡流有效降低叶片吸力面的压力，在现有技术水平下实现了水平轴风力机风能利用效率的进一步提高。
附图说明
图1为安装有支杆、辐杆及涡流发生器的水平轴风力机的正视图；
图2为安装有支杆、辐杆及涡流发生器的水平轴风力机的侧视图；
图中，1—整流罩，2—支杆，3—辐杆，4—叶片，5—涡流发生器，6—涡流。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
一种利用涡流提高水平轴风力机风能利用效率的方法，包括如下步骤：
步骤一：在风力机的整流罩1上固装上一根支杆2，保证支杆2与风力机整流罩1的中轴线相重合；
步骤二：在支杆2的外端固装上三根辐杆3，保证辐杆3与支杆2相垂直，辐杆3的数量与风力机叶片4的数量相同且一一对应，本实施例中的风力机叶片4的数量为三片；
步骤三：在每一根辐杆3上固装上一组涡流发生器5，每组内的涡流发生器5数量为三个且等间距分布，涡流发生器5与风力机叶片4的前缘侧上游正对设置，如图1、2所示；
步骤四：当风力机启动后，整流罩1将带动支杆2、辐杆3及涡流发生器5进行同步转动，在转动过程中，涡流发生器5产生的涡流6直接作用到风力机叶片4的吸力面上，以降低风力机叶片4吸力面的压力，进而使风力机叶片4的升力性能和做功能力得到提高，最终使风力机的风能利用效率得到进一步提高。
同一根辐杆3上的全部涡流发生器5产生的涡流6具有相同的旋向，如果相邻涡流6之间的旋向不同，可能会使相邻涡流6相互抵消，从而影响风力机风能利用效率的提升效果。
所述支杆2、辐杆3及涡流发生器5均采用高强度碳布制作，可以保证支杆2、辐杆3及涡流发生器5自身强度的同时降低自重，对于风力机叶轮转动惯量的增量可以忽略不计，对风力机叶轮的转动产生的影响也较小。
通过查取翼型手册，选取叶片翼型为对称翼型NACA0018，按照选取的翼型制作两组叶片，第一组叶片不作任何改造，第二组叶片按照本发明的方法进行改造，两组叶片均为木质结构，叶片弦长为60mm，叶片展长为300mm，每组内的叶片数量均为三个。
上述准备工作结束后，分别将两组叶片组装到水平轴风力试验机上，先对安装有第一组叶片的水平轴风力试验机进行试验，再对安装有第二组叶片的水平轴风力试验机进行试验，由于第二组叶片按照本发明的方法进行了改造，在涡流的作用下使叶片吸力面的压力得到有效降低，经测算，安装有第二组叶片的水平轴风力试验机的风能利用效率可提升5％左右。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
Claims (3)
1.一种利用涡流提高水平轴风力机风能利用效率的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：在风力机的整流罩上固装上一根支杆，保证支杆与风力机整流罩的中轴线相重合；
步骤二：在支杆的外端固装上若干根辐杆，保证辐杆与支杆相垂直，辐杆的数量与风力机叶片的数量相同且一一对应；
步骤三：在每一根辐杆上固装上一组涡流发生器，每组内的涡流发生器数量若干且等间距分布，涡流发生器与风力机叶片的前缘侧上游正对设置；
步骤四：当风力机启动后，整流罩将带动支杆、辐杆及涡流发生器进行同步转动，在转动过程中，涡流发生器产生的涡流直接作用到风力机叶片的吸力面上，以降低风力机叶片吸力面的压力，进而使风力机叶片的升力性能和做功能力得到提高，最终使风力机的风能利用效率得到进一步提高。
2.根据权利要求1所述的一种利用涡流提高水平轴风力机风能利用效率的方法，其特征在于：同一根辐杆上的全部涡流发生器产生的涡流具有相同的旋向。
3.根据权利要求1所述的一种利用涡流提高水平轴风力机风能利用效率的方法，其特征在于：支杆、辐杆及涡流发生器均采用高强度碳布制作。
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