一種風力發電機組塔架筒體的製作方法

2023-06-02 18:53:31

專利名稱：一種風力發電機組塔架筒體的製作方法
技術領域：
本實用新型專利涉及一種風力發電機組塔架筒體，尤其是一種減阻型風力發電機組塔架筒體結構，該筒體具有減小阻力、減小塔架基礎彎矩、減弱塔影幹涉等特點。
背景技術：
常規風力發電機組塔架筒體均為圓筒或錐筒狀，氣流流過筒體時尾流區較大，產生的壓差阻力較大，從而引起風力發電機組的基礎承受的彎矩較大，而且易引起風力發電機組的傾斜和葉片揮舞，尤其是海上風力發電機組，更易引起整機的傾覆和葉片的揮舞，從而對風力發電機組的氣動和結構性能造成影響，甚至引起風力發電機組發電量的減小。現有的解決方法是加固塔架基礎和連接部件強度，提高了對材料的要求，增加了材料成本。
發明內容針對現有技術的缺點和不足，本實用新型通過風力發電機組塔架筒體結構的改進，從結構上使筒體尾流區減小，或在筒體外表面採用非光滑凹坑或凸包等形式使氣流提早轉捩，減小尾流區和壓差阻力，從而減小風力發電機組基礎承受的彎矩，避免風力發電機組的傾斜和葉片揮舞，以及減弱塔影對上遊或下遊葉片氣動和氣彈的影響。本實用新型為解決其技術問題所採用的技術方案是一種風力發電機組塔架筒體，其特徵在於，所述塔架筒體的橫截面外圈的形狀為多邊形或凹凸不光滑曲線，從而使所述塔架筒體呈多稜柱筒體或凹凸外表面筒體。氣流繞過這樣的筒體結構之後，轉捩提前，流動中的湍動能增加，使氣流在筒體上附著流動的面積增大，邊界層分離推遲，尾流旋渦區減小。優先的，所述多邊形為等邊多邊形，可以是等邊五邊形，等邊六邊形，等邊八邊形， 等邊十邊形等。優先的，所述多邊形為不等邊多邊形，可以是不等邊五邊形，不等邊六邊形，不等邊八邊形，不等邊十邊形等。優先的，所述凹凸不光滑曲線可以是均勻分布，也可以是不均勻分布。優先的，在高度方向上，所述筒體的外表面形狀可以是以上形式的任意組合。與傳統的風力發電機組塔架筒體相比，本實用新型的風力發電機組塔架筒體具有以下優點多稜柱筒體或凹凸外表面筒體能夠有效地減小阻力和減小風力發電機組基礎承受的彎矩，避免風力發電機組的傾斜和葉片揮舞，以及減弱塔影對上遊或下遊葉片氣動和氣彈的影響。

圖1為上風向風力發電機組側視圖。圖2為下風向風力發電機組側視圖。圖3為氣流繞過傳統塔架圓柱筒體尾流區速度分布圖。[0014]圖4為塔架筒體的橫截面的外圈為等邊八邊形時的示意圖。圖5為塔架筒體的橫截面的外圈為帶有凹坑的圓形時的示意圖。圖6為塔架筒體的橫截面的外圈為帶有凸包的圓形時的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖來進行說明。圖1為上風向風力發電機組，圖2為下風向風力發電機組。其中，風力發電機組包括塔架基礎1，塔架筒體2，機艙3，輪轂4和多個葉片5，葉片5安裝在輪轂4上，當氣流吹向葉片5時，氣流作用在葉片5上，將氣流的一部分動能轉化為推動葉片5旋轉的力矩，使葉片5帶動輪轂4繞機艙3的水平中心軸旋轉，把風能轉化為機械能，再通過機艙3中的發電機將機械能轉化為電能輸出。在塔架筒體2不與葉片5重疊的部位，氣流繞過塔架筒體2的外表面，在塔架筒體 2外表面的某個位置發生分離，在塔架筒體2的後部形成尾渦區，如圖3所示。在塔架筒體2與葉片5重疊的部位，分述如下對上風向風力發電機組，如圖1所示，當葉片5旋轉到靠近塔架筒體2時，塔架筒體2對上遊的氣流產生影響，使流經葉片5的氣流發生變化，改變後的氣流繞過塔架筒體2 流出；對下風向風力發電機組，如圖2所示，氣流先繞過塔架筒體2，在塔架筒體2後部形成尾跡，再流經旋轉而來的葉片5，尾流區的氣流再經葉片5流出。圖4飛示出了本實用新型的幾種塔架筒體的橫截面形狀。其中，圖4示出了塔架筒體2的橫截面外圈的形狀為等邊八邊形的情形。圖5示出了塔架筒體2的橫截面外圈的形狀為帶有凹坑的圓形的情形。圖6示出了塔架筒體2的橫截面外圈的形狀為帶有凸包的圓形的情形。當氣流繞過這樣的筒體結構之後，轉捩提前，流動中的湍動能增加，使氣流在塔架筒體上附著流動的面積增大，邊界層分離推遲，尾流旋渦區減小。
權利要求1.一種風力發電機組塔架筒體，其特徵在於，所述塔架筒體的橫截面外圈的形狀為多邊形或凹凸不光滑曲線。
2.根據權利要求1所述的風力發電機組塔架筒體，其特徵在於，所述多邊形為等邊多邊形。
3.根據權利要求1所述的風力發電機組塔架筒體，其特徵在於，所述多邊形為不等邊多邊形。
專利摘要一種風力發電機組塔架筒體，所述塔架筒體的橫截面外圈的形狀為多邊形和/或帶有凹坑或凸包的圓形，所述塔架筒體呈多稜柱筒體或凹凸外表面筒體。氣流繞過這樣的筒體結構之後，轉捩提前，流動中的湍動能增加，使氣流在筒體上附著流動的面積增大，邊界層分離推遲，尾流旋渦區減小。
文檔編號F03D11/00GK202023701SQ20112001526
公開日2011年11月2日 申請日期2011年1月18日 優先權日2011年1月18日
發明者劉強, 徐建中, 楊科, 白井豔, 黃宸武 申請人:中國科學院工程熱物理研究所