CN201351574Y - 带短翼片的文丘里管效应的风力机转子 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种带短翼片的文丘里管效应的风力机转子。它包括一个达里厄式(Darrieus)笼型风轮，该笼型风轮是由复数个可弯曲条形叶片共同组成的一个笼型叶片组，以及该笼型风轮的旋转主轴，所述风力机转子的旋转主轴和笼型风轮呈水平卧式设置且沿轴向迎风，所述笼型风轮的外缘增设有复数个沿其圆周均布的短翼片。与现有技术相比，本实用新型充分利用了在该笼型风轮轮廓壁的最大直径处的回转圆环空间的环形流场能量，使其对笼型风轮中做功，提高了风能利用率；其次能在低风速条件下，顺利启动转子，提高其捕获风能的敏捷性。本实用新型以低的成本获取了高的效益，其力学性能好，结构简单，成本低，具有竞争优势，实际测试表明：风能利用率可提高23－27％。

Description

带短翼片的文丘里管效应的风力机转子
技术领域：
本实用新型涉及一种风力发电技术，尤其是涉及一种带短翼片的文丘里管效应的风力机转子。
背景技术：
从1890年丹麦制造出第一台风力发电站到现在已有一百多年的历史，风力发电经历了几起几落，其中心问题是：经济上是否有竞争力？胜者方能生存。因此如何提高风能的利用效率，降低启动风速，开发利用低速风能进行发电等等，始终是放在风力机行业的永恒课题，不少科技工作者一直坚持不懈的努力，发现问题进而解决问题。在本实用新型人的专利申请号为2008102113507的申请文件中公开了一种文丘里管效应的风力机转子系统，它实质上是一个由复数个可弯曲条形叶片共同组成的达里厄式(Darrieus)笼型风轮，被水平卧式设置且沿轴向迎风，其优点已经在所述申请文件中予以详细说明。但是，在其后的研究以及试验中，实用新型人发现其存在不足之处：第一，流体力学试验特别是流场烟雾试验中显示：在该笼型风轮轮廓壁的最大直径处的回转圆环空间有一个环形流场，其速度高，能量密集，但没有进入笼型风轮中做功，白白的浪费掉；第二，在低风速条件下，尤其是风速低于2.5米/秒时，转子的启动比较缓慢迟钝，敏捷性欠缺，对捕捉阵风和微风不够理想。
实用新型内容：
本实用新型的目的是针对现有技术不足之处而提供一种可以利用上述被浪费掉的环形流场内的能量密集的高速风，从而达到既能在较低风速下顺利启动又能够提高风能的带短翼片的文丘里管效应的风力机转子。
本实用新型的目的是通过以下措施来实现：一种带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，它包括一个达里厄式(Darrieus)笼型风轮，该笼型风轮是由复数个可弯曲条形叶片共同组成的一个笼型叶片组，以及该笼型风轮的旋转主轴，所述风力机转子的旋转主轴和笼型风轮呈水平卧式设置且沿轴向迎风，其特殊之处于，所述笼型风轮的外缘增设有复数个沿其圆周均布的短翼片。
所述复数个沿其圆周均布的短翼片安装在笼型风轮外缘的抱箍环上。
所述复数个沿其圆周均布的短翼片直接安装在笼型风轮对应的条形叶片上。
所述笼型风轮主轴上设有支架，所述复数个沿其圆周均布的短翼片安装在前述支架上。
所述笼型风轮呈V字型轴载面，所述复数个沿其圆周均布的短翼片安装在前述V字型轴载面尺寸最大的载面外缘上。
所述笼型风轮呈C字型轴载面，所述复数个沿其圆周均布的短翼片安装在前述V字型轴载面尺寸最大的载面外缘上。
所述笼型风轮呈Φ字型轴载面，所述复数个沿其圆周均布的短翼片安装在前述Φ字型轴载面尺寸最大的载面外缘上。
所述笼型风轮呈菱形轴载面，所述复数个沿其圆周均布的短翼片安装在前述菱形轴载面尺寸最大的载面外缘上。
所述短翼片倾角为5～45度。
所述短翼片截面呈流线型。
与现有技术相比，由于采用了本实用新型提出的带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，充分利用了在该笼型风轮轮廓壁的最大直径处的回转圆环空间的环形流场能量，使其对笼型风轮中做功，提高了风能利用率；其次能在低风速条件下，顺利启动转子，提高其敏捷性。本实用新型以低的成本获取了高的效益，其力学性能好，结构简单，成本低，具有竞争优势，实际测试表明：风能利用率可提高23-27％。
附图说明：
图1为本实用新型实施例带短翼片的呈V字型笼型风轮示意图。
图2为本实用新型实施例带短翼片的呈C字型笼型风轮示意图。
图3为本实用新型实施例带短翼片的呈Φ字型笼型风轮示意图。
图4为本实用新型实施例带短翼片的呈菱形笼型风轮示意图。
图5为本发明实施例笼型风轮主轴上设有支架示意图。
图6(a)、(b)、(c)为一种特殊的文丘里管物理模型示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对具体实施方式作详细说明：图1～图5为本实用新型带短翼片的文丘里管效应的风力机转子。一种带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，它包括一个达里厄式(Darrieus)笼型风轮1，该笼型风轮是由复数个可弯曲条形叶片2共同组成的一个笼型叶片组，以及该笼型风轮的旋转主轴3，所述风力机转子的旋转主轴和笼型风轮呈水平卧式设置且沿轴向迎风，所述笼型风轮的外缘增设有复数个沿其圆周均布的短翼片4。所述复数个沿其圆周均布的短翼片可以安装在笼型风轮外缘的抱箍环5上，也可以直接安装在笼型风轮对应的条形叶片上，也可以安装在笼型风轮尾部设有的支架6上。至于短翼片的数量可以与条形叶片的数量，也可以低于叶片的数量。
图6(a)、(b)、(c)为一种特殊的文丘里管物理模型示意图。由图可知一个圆锥状的笼型回转体障碍物放在一个风速平稳的流场中时，流场就会发生下列变化：气流会因为受该障碍物阻挡而改变流动轨迹，顺着其轮廓外壁流动，见图6(a)。若将达里厄式(Darrieus)笼型风轮放在来流风流场中，由于该圆锥状的笼型回转体的外围并不是“真空”的，而是始终存在着环绕在周围的空气，如图6(b)所示，这些环绕在周围的空气事实上起到了“管道”的作用，它约束着气流的流动空间，阻碍前述空气继续沿径向外围扩散，而只能在该“管道”范围内向前流动，于是很显然，随着回转体障碍物直径的增加，气流被不断压缩，从而被加速，直到离开转子的最大直径处，然后风速才能不断减小，理论的分析和实际的流场模拟均说明：在笼型风轮轮廓壁的最大直径处的回转圆环周围的环形流场内气流速度高，能量密集。以上不仅说明了在所述环形流场里的气流速度高、能量密度大的现象，而且说明了它的成因。那么怎样才能利用这部分能量而不让其白白损失掉呢？本实用新型的核心思路是这样的：见图6(c)，在笼型转子的外围增加设置若干沿其圆周方向均布短翼片4，这些叶片正好切入所述环形流场，经实验表明当短翼片的倾角及翼形的形状面积有关。当短翼片的倾角在5～45度范围内及短翼片截面呈流线型时可取得好的效果。当气流通过该区域时，冲击叶片并与叶片发生能量交换将动能传递给叶片，从而使得所述区域内的风能被截获利用。
上述实施例并不构成对本实用新型的限制，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，它包括一个达里厄式(Darrieus)笼型风轮，该笼型风轮是由复数个可弯曲条形叶片共同组成的一个笼型叶片组，以及该笼型风轮的旋转主轴，所述风力机转子的旋转主轴和笼型风轮呈水平卧式设置且沿轴向迎风，其特征在于，所述笼型风轮的外缘增设有复数个沿其圆周均布的短翼片。
2.根据权利要求1所述的带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，其特征在于所述复数个沿其圆周均布的短翼片安装在笼型风轮外缘的抱箍环上。
3.根据权利要求1所述的带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，其特征在于所述复数个沿其圆周均布的短翼片直接安装在笼型风轮对应的条形叶片上。
4.根据权利要求1所述的带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，其特征在于所述笼型风轮主轴上设有支架，所述复数个沿其圆周均布的短翼片安装在前述支架上。
5.根据权利要求1或2所述的带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，其特征在于所述笼型风轮呈V字型轴载面，所述复数个沿其圆周均布的短翼片安装在前述V字型轴载面尺寸最大的载面外缘上。
6.根据权利要求1或2所述的带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，其特征在于所述笼型风轮呈C字型轴载面，所述复数个沿其圆周均布的短翼片安装在前述V字型轴载面尺寸最大的载面外缘上。
7.根据权利要求1或2所述的带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，其特征在于所述笼型风轮呈Φ字型轴载面，所述复数个沿其圆周均布的短翼片安装在前述Φ字型轴载面尺寸最大的载面外缘上。
8.根据权利要求1或2所述的带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，其特征在于所述笼型风轮呈菱形轴载面，所述复数个沿其圆周均布的短翼片安装在前述菱形轴载面尺寸最大的载面外缘上。
9.根据权利要求1所述的带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，其特征在于所述短翼片倾角为5～45度。
10.根据权利要求1所述的带短翼片的文丘里管效应的风力机转子，其特征在于所述短翼片截面呈流线型。
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