CN201687652U - 升阻式垂直轴风力叶轮 - Google Patents

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刘良华
茅雪峻
金磊
康灿
王蔚峰
杨敏官
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Changzhou Nesl Solartech Co Ltd
Jiangsu University
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Abstract

本实用新型涉及一种升阻式垂直轴风力叶轮，由轮毂、叶片及连接部组成，叶片通过连接部固定于轮毂，叶片数量为3个，每个叶片的基本截面形状为NACA 0012翼型，每个叶片的外形由截面翼型沿以转轴为中心线的螺旋线均匀扫掠得到，螺旋线的螺旋角为90度，螺距为4倍的叶轮高度。该升阻式垂直轴风力叶轮的起动性能较好，风能转化效率高，叶轮在旋转过程中力矩输出稳定，运行稳定性高。

Description

升阻式垂直轴风力叶轮
技术领域
本实用新型涉及一种用于风力发电的叶轮，尤其是指一种应用于小型离网风力发电装置的升阻式垂直轴风力叶轮。
背景技术
随着世界范围内的能源结构调整，风能作为一种可再生能源，已成为能源领域内关注的焦点，而风力机作为一种从自然界中汲取风能的装置，必然是学者和工程人员研究的热点对象。目前常见的两大类风力机是水平轴和垂直轴风力机，其中水平轴风力机的风能转化效率较高，适合于大型风场和并网发电系统，但其尺寸较大，起动力矩较大，辅助装置多，且气动噪音大。近年来垂直轴风力机以其使用便捷、维护部件少、移动性好等优点而得到重视。垂直轴风力机的发电机可放置在叶轮下部，便于安装和维护。风力叶轮是风力机的核心部件，直接决定着风力机的风能转化能力和风力机运行的稳定性。目前常见的垂直轴风力叶轮中，一类是阻力型的，如Savonius风力叶轮(Alvin H.Benesh et al.Wind turbine with Savonius-type rotor.U.S.Patent，No.5494407)，这种风力叶轮风能利用效率低，但其起动力矩大。另一类是升力型的，如Darrieus风力叶轮(P.Deglaire，S.Engblom，0.Aren，H.Bernhoff.Analytical solutions for a single blade invertical axis turbine motionin two-dimensions.European Journalof Mechanics B/Fluids，2009，28：506-520)，其风能转换效率较高，但其起动性能较差，且叶片周围的流态紊乱，易导致叶轮运转的不稳定。对于垂直轴风力叶轮，起动风速小、风能转换效率高且运行稳定是需要同时追求的目标。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：为了克服目前升力型叶轮起动性能较差，而阻力型叶轮的风能利用效率又较低的缺陷，特提供一种升阻式垂直轴风力叶轮。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种升阻式垂直轴风力叶轮，由轮毂和叶片组成，叶片数为3个，每个叶片的基本截面形状为NACA0012翼型，每个叶片的外形由截面翼型沿以转轴为中心线的螺旋线均匀扫掠得到，螺旋线的螺旋角为90度，螺距为4倍的叶轮高度。
为了进一步提高叶轮的运行稳定性及效率，叶轮的基圆直径与叶片截面翼型的弦长的比值为3～5∶1，叶轮高度与叶轮基圆直径之比为1.5～2.5∶1。
各叶片在轮毂轴向上通过上、中、下三处连接部固定于轮毂，以进一步提高叶轮的稳固性。
叶片采用复合材料或铝合金制作，既可保证强度又能减轻叶轮整体的重量。
本实用新型的有益效果是：该升阻式垂直轴风力叶轮1.采用螺旋形叶片，叶轮起动性能较好；2.采用升力原理，风能转化效率高；3.叶轮在旋转过程中力矩输出稳定，运行稳定性强，对发电机的冲击小。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的立体结构示意图。
图中：1.轮毂2.叶片3.轮毂
具体实施方式
一种升阻式垂直轴风力叶轮，如图1所示，由轮毂1、叶片2及连接部3组成，叶片2通过连接部3固定于轮毂1，叶片2数量为3个，每个叶片2的基本截面形状为NACA 0012翼型，每个叶片2的外形由截面翼型沿以转轴为中心线的螺旋线均匀扫掠得到，螺旋线的螺旋角为90度，螺距为4倍的叶轮高度。
叶轮的基圆直径与叶片2截面翼型的弦长的比值为3～5∶1，叶轮高度与叶轮基圆直径之比为1.5～2.5∶1。
各叶片2在轮毂1轴向上通过上、中、下三处连接部3固定于轮毂1，叶片2采用复合材料或铝合金制作。

Claims (4)

1.一种升阻式垂直轴风力叶轮，由轮毂(1)、叶片(2)及连接部(3)组成，叶片(2)通过连接部(3)固定于轮毂(1)，其特征在于：具有3个叶片(2)，每个叶片(2)的基本截面形状为NACA 0012翼型，每个叶片(2)的外形由截面翼型沿以转轴为中心线的螺旋线均匀扫掠得到，螺旋线的螺旋角为90度，螺距为4倍的叶轮高度。
2.根据权利1要求所述的升阻式垂直轴风力叶轮，其特征在于：叶轮的基圆直径与叶片(2)截面翼型的弦长的比值为3～5∶1，叶轮高度与叶轮基圆直径之比为1.5～2.5∶1。
3.根据权利1要求所述的升阻式垂直轴风力叶轮，其特征在于：各叶片(2)在轮毂(1)轴向上通过上、中、下三处连接部(3)固定于轮毂(1)。
4.根据权利1要求所述的升阻式垂直轴风力叶轮，其特征在于：叶片(2)采用复合材料或铝合金制作。
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