CN202900528U - 一种新型流体加速装置 - Google Patents
一种新型流体加速装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202900528U CN202900528U CN2012204266871U CN201220426687U CN202900528U CN 202900528 U CN202900528 U CN 202900528U CN 2012204266871 U CN2012204266871 U CN 2012204266871U CN 201220426687 U CN201220426687 U CN 201220426687U CN 202900528 U CN202900528 U CN 202900528U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cylindrical shell
- cylinder body
- baffle plate
- outlet
- novel fluid
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 40
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 230000001965 increased Effects 0.000 description 10
- 210000003800 Pharynx Anatomy 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000003292 diminished Effects 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static Effects 0.000 description 2
- 208000008425 Protein Deficiency Diseases 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- 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
Abstract
本实用新型涉及一种新型流体加速装置，包括一个截面积逐渐扩大的筒体、筒体出口的挡板及筒体入口处渐缩的曲面，所述筒体出口处的挡板连接在筒体的出口处，风轮或叶轮放置在筒体入口附近，流速方向为从左向右，特征是：所述筒体出口的挡板与筒体轴线的夹角为5°～89°。所述筒体壁面制成直线型或制成曲线形，以增强抽吸效果。本实用新型能提高空气或水流速度，从而增加同等流速下风力机或水轮机的发电量；风力机或者水轮机能够自动对准来流方向；风力机或水轮机各零部件受到的载荷也会下降，有利于增加风力机或水轮机整体的寿命。
Description
一种新型流体加速装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种新型流体加速装置，属于风力发电和水流发电技术领域。
背景技术
[0002] 能源问题与人类的生存息息相关。由于地球储存的化石燃料日渐衰竭，以及大量化石燃料燃烧导致的环境问题，人们开始探索可再生清洁能源的利用，例如水能、太阳能、风能等。利用风力机或水轮机进行发电是可再生能源利用的常见方式。根据流体力学知识，风力机或水轮机的发电功率与扫掠面积成正比，与流速的三次方成正比。增加风轮或叶轮的直径有利于提高发电功率，但考虑到制造难度、零部件强度要求等原因，直径不能过大。如果利用特殊装置提高流体的速度，则能使发电功率大大增加。目前已有专利采用“聚集”风能或水能的方法，通过增加流体速度提高发电功率。中国专利CN2215606Y (公开日期1995年12月20日）提出了一种“浓缩流体型发电装置”，利用先收缩后扩张的夹层结构聚集流体的动能，并在扩张段开孔提高聚能效果。中国专利CN101363414A(公开日期2009年2月11日）采用隔板构成渐缩喷嘴使流体增速。中国专利CN201263456U (公开日期2011年9月7日）提出收缩扩张流道，风力机风轮或水轮机叶轮安装于速度最大的喉部。
[0003] 现有的专利虽然能够提高流体速度，但大多装置复杂，体积甚至大于风轮或叶轮，增加了制造难度，不便于工程应用。此外，这些流体增速装置也增加了风力机或水轮机在流动方向上的载荷，使支撑结构的倾翻力矩和零部件的应力增加，所以支撑结构和零部件的厚度必须增加以满足强度要求。这不仅不利于风力机或水轮机整体的轻量化，而且增加了制造成本。
发明内容
[0004] 本实用新型 的目的在于克服上述不足之处，提供一种新型流体加速装置，该流体加速装置不仅能够实现良好的增速效果，提高同等流速下风力机或水轮机的发电功率，并且能够降低整个装置在流速方向上的载荷。
[0005] 按照本实用新型提供的技术方案，一种新型流体加速装置包括一个截面积逐渐扩大的筒体、筒体出口的挡板及筒体入口处渐缩的曲面，所述筒体出口处的挡板连接在筒体的出口处，风轮或叶轮放置在筒体入口附近，流速方向为从左向右，特征是：所述筒体出口的挡板与筒体轴线的夹角Φ为5° ^89°。
[0006] 作为本实用新型的进一步改进，所述优选方案为，所述筒体出口的挡板与筒体轴线的夹角Φ为50°或30°。
[0007] 作为本实用新型的进一步改进，所述筒体壁面制成直线型或制成曲线形，以增强抽吸效果。
[0008] 作为本实用新型的进一步改进，所述筒体为渐扩式，截面较小的左侧为流体入口，截面较大的右侧为流体出口。
[0009] 本实用新型与已有技术相比具有以下优点：[0010]1、提高空气或水流速度，从而增加同等流速下风力机或水轮机的发电量；
[0011] 2、风力机或者水轮机能够自动对准来流方向；
[0012] 3、在一定范围内，挡板与筒体轴线的夹角越小，该装置在流向上的载荷越低，同时增速效果不会下降；
[0013] 4、如上所述的原因，挡板与筒体连接处的局部应力可降低，使该装置厚度下降，实现风力机或者水轮机整体的轻量化；
[0014] 5、载荷下降，风力机或水轮机各零部件受到的载荷也会下降，有利于增加风力机或水轮机整体的寿命。
附图说明
[0015] 图1是本实用新型设计结构示意图。
[0016] 图2挡板与筒体轴线夹角Φ为50°的压力等值线。
[0017] 图3挡板与筒体轴线夹角Φ为50°的速度等值线。
[0018]图4挡板与筒体轴线夹角为30°的压力等值线。
[0019] 图5挡板与筒体轴线夹角为30°的速度等值线。
具体实施方式
[0020] 下面本实用新型将 结合附图中的实施例作进一步描述：
[0021] 如图1所示，一种新型流体加速装置包括一个截面积逐渐扩大的筒体1，连接在筒体出口处的挡板2，以及筒体入口处的曲面3，安装风力机风轮或水轮机叶轮的位置4，5^9点是各示意点。
[0022] 本实用新型风轮或叶轮放置在筒体I入口附近，流速方向为从左向右。本实用新型的特点在于挡板与流速方向的夹角Φ为5° ^89°。
[0023] 所述筒体I壁面制成直线型或制成曲线形，以增强抽吸效果。
[0024] 所述截面积逐渐扩大的筒体1，截面较小的左侧为流体入口，截面较大的右侧为流体出口。
[0025] 当流体流过该装置时，由于挡板的阻挡，气流在挡板右侧9点处形成低压区，7、8、9点处压力较低。由于筒体沿着流速方向流通面积增加，筒体内部静压逐渐升高，6点处(SP筒体入口）压力进一步降低，与筒体上游5点形成明显的压差。在压差的作用下，流体被吸入筒体内，使筒体内的流速增加。
[0026] 该装置受到的载荷包括压力和粘性力。由于空气或水的粘性系数很低，粘性力的影响很小，该装置载荷主要由压力决定。挡板迎向来流，是承受压力的主要部分。数值实验表明，挡板与流速方向的夹角越小，该装置在流速方向上的载荷越低。
[0027] 图2〜图5是流体为空气且速度为5m/s时该流体加速装置附近流场的数值模拟结果。其中，图2和图3是挡板与筒体轴线夹角为50°的压力和速度等值线图；图4和图5是挡板与筒体轴线夹角为30°的压力和速度等值线图。压力云图所标数值为相对压力大小，速度等值线所标数值为速度大小。
[0028] 从图中可以看出，所述筒体出口的挡板与筒体轴线的夹角为50°或30°为本发的优选方案。流体在挡板右侧处于低压区。挡板与筒体轴线的夹角越小，外部流体在挡板左侧的速度越大，压力越低，挡板两侧的压差越小。此外，夹角变小时投影面积降低，这是整个装置载荷下降的另一个原因。
[0029] 该装置的增速效果与投影面积和流速方向上的长度有关。挡板与流速方向成锐角时，虽然投影面积下降，但在流速方向的长度增加，对气流的抽吸作用增强。因此，即使在投影面积下降的情况下，增速效果也不会下降。
[0030] 该流体加速装置中筒体将流体分为内外两部分。外部流体经过筒体外壁和挡板，在筒体出口形成低压区。由于筒体内部沿着流动方向压力逐渐升高，在该装置截面最小处(称为喉部）处压力进一步降低，将筒体上游的流体吸入筒体内部，从而提高筒体内流体的速度。在保证该装置体积较小、结构较简单的前提下，筒体在流动方向上的长度越长、在垂直于流动方向上的投影面积（以下简称投影面积)越大，增速效果越明显。由于挡板的作用，该装置能够使风力机或水轮机自动对准来流方向。此外，筒体除了上述的直线型壁面，还可以做成曲线形，增强抽吸效果。
[0031] 该流体加速装置提高了流速，同时也使风力机或水轮机在流速方向上受到的载荷增加。载荷主要与筒体投影面积、挡板两侧压差有关。外部的流体冲击到挡板左侧，流体速度迅速下降，一部分动压转化为静压，使挡板左侧压力升高。挡板与筒体轴线的夹角越小，挡板左侧压力越低，流向载荷越低。同时，挡板与筒体轴线的夹角变小时，相当于筒体在流动方向上的长度增加，提高了筒体的抽吸能力，虽然投影面积下降，该流体加速装置的增速效果也不会下降。
Claims (4)
1. 一种新型流体加速装置，包括筒体（I)、筒体出口的挡板（2)及筒体入口处渐缩的曲面（3)，所述筒体出口处的挡板（2)连接在筒体（I)的出口处，其特征是：所述筒体出口的挡板（2)与筒体（I)轴线的夹角Φ为5° ^89°。
2.如权利要求1所述的一种新型流体加速装置，其特征是：所述筒体出口的挡板（2)与筒体（I)轴线的夹角Φ为50°或30°。
3.如权利要求1所述的一种新型流体加速装置，其特征是：所述筒体（I)壁面制成直线型或曲线形。
4.如权利要求1所述的一种新型流体加速装置，其特征是：所述筒体（I)为渐扩式，截面左侧为流体入口，截面右侧为流体出口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012204266871U CN202900528U (zh) | 2012-08-24 | 2012-08-24 | 一种新型流体加速装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012204266871U CN202900528U (zh) | 2012-08-24 | 2012-08-24 | 一种新型流体加速装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202900528U true CN202900528U (zh) | 2013-04-24 |
Family
ID=48121207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012204266871U Expired - Fee Related CN202900528U (zh) | 2012-08-24 | 2012-08-24 | 一种新型流体加速装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202900528U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102865187A (zh) * | 2012-08-24 | 2013-01-09 | 无锡中航万德风能科技有限公司 | 一种新型流体加速装置 |
| US11319920B2 (en) | 2019-03-08 | 2022-05-03 | Big Moon Power, Inc. | Systems and methods for hydro-based electric power generation |
-
2012
- 2012-08-24 CN CN2012204266871U patent/CN202900528U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102865187A (zh) * | 2012-08-24 | 2013-01-09 | 无锡中航万德风能科技有限公司 | 一种新型流体加速装置 |
| US11319920B2 (en) | 2019-03-08 | 2022-05-03 | Big Moon Power, Inc. | Systems and methods for hydro-based electric power generation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Singh et al. | Investigation of self-starting and high rotor solidity on the performance of a three S1210 blade H-type Darrieus rotor | |
| Liu et al. | Enhancing wind energy harvesting performance of vertical axis wind turbines with a new hybrid design: A fluid-structure interaction study | |
| CN103266982B (zh) | 一种波能转换气动发电方法和装置 | |
| CN101956641B (zh) | 一种水平轴潮流发电水轮机的导流装置 | |
| CN201661407U (zh) | 水力发电装置 | |
| CN101705902A (zh) | 新一代水力发电技术 | |
| CN202900528U (zh) | 一种新型流体加速装置 | |
| CN204113546U (zh) | 带套筒立式风力涡轮发电装置 | |
| CN206753803U (zh) | 浮管式水力发电机 | |
| CN202991335U (zh) | 一种六工况双向潮汐发电水轮机 | |
| CN202140236U (zh) | 一种六工况双向潮汐发电水轮机 | |
| CN102865187A (zh) | 一种新型流体加速装置 | |
| WO2014128600A2 (en) | Injection engine for energy production | |
| Abdelrahman et al. | The CFD performance analysis for horizontal axis wind turbine with different blade shapes and tower effect | |
| CN110030137A (zh) | 一种新型的雨水发电装置 | |
| CN207212577U (zh) | 一种组合笼架式海浪发电装置 | |
| CN205330871U (zh) | 螺旋涡风叶 | |
| CN205117595U (zh) | 水力发电机 | |
| CN101737230A (zh) | 水电站尾水管基于风力发电-电动机组的增压方法及高效发电系统 | |
| CN204099111U (zh) | 多维流体发电系统 | |
| CN201196132Y (zh) | 利用空气压差和温差进行发电的装置 | |
| CN206117410U (zh) | 一种曲柄连杆活塞发电机 | |
| CN205638772U (zh) | 悬浮式水力发电机 | |
| CN205578178U (zh) | 一种水轮机进水口水流变速装置 | |
| CN203130378U (zh) | 人造风力发电风洞 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130424 Termination date: 20190824 |