一種無葉尖渦發生的水平軸風力的製造方法
2023-06-02 19:29:11 1
一種無葉尖渦發生的水平軸風力的製造方法
【專利摘要】本發明為一種無葉尖渦發生的水平軸風力機，由風力機葉片、整流罩和輪轂、機艙、弧形彎板、塔架等組成，其中空氣在經過葉片以及安裝在吸力面的弧形彎板的先後共同作用下，減少沿一片展向流動，氣流在葉片上更好的貼合翼型流動，使風力機具有最佳的流體動力場，增大了葉片的做功能力。同時，葉片可通過變槳調向裝置實現變槳起動、臨界攻角高速運行和順槳位置的停機，可以靈活控制轉速，風力機具有高效的效率。
【專利說明】一種無葉尖渦發生的水平軸風力機
【技術領域】
[0001]本發明屬於風力機的【技術領域】，具體而言涉及一種無葉尖渦發生的水平軸風力機。
【背景技術】
[0002]目前，風力機主要利用風動能做功。這種風力機在低風速時，葉片表面壓力面與吸力面壓力差別不是很大，所以葉片上氣流基本附著在葉片表面。風力機葉片近輪轂，除了保證氣動設計要求以外，還需要滿足結構強度要求，增加翼型厚度是解決問題的方法之一，即在葉根附近區域採用厚翼型，但是隨著風速增加，厚翼型容易發生分離，容易產生葉尖渦，導致風能吸收能力降低，勢必影響功率輸出。雖然葉片的三維旋轉效應可以在一定程度上延遲失速，對升力的減少有一定的彌補，但是葉片附近的流動也由於旋轉效應而變得更為複雜，分離的影響仍然佔主導位置。
[0003]為此，若能發明一種無葉尖渦發生的水平軸風力機，能夠使得葉片吸力面徑向流動減弱，在一定程度上抑制葉片後緣處分離流動，減弱葉尖漩渦的產生，可以延遲失速。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是為減弱葉尖渦的發生，提高升力氣動性能，而提出的一種風力機。
[0005]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下:一種無葉尖渦發生的水平軸風力機，包括機艙、葉片、輪轂和塔架，所述機艙安裝在塔架上，所述輪轂安裝在機艙的前端，所述葉片安裝在所述輪轂上，還包括弧形彎板，所述弧形彎板設置在所述葉片的吸力面上，所述弧形彎板是以輪轂的軸心為圓心的圓弧段。
[0006]進一步地，所述弧形彎板為等截面寬度。
[0007]進一步地，還包括整流罩，所述整流罩安裝在輪轂的前端。
[0008]進一步地，所述弧形彎板的厚度為d，所述葉片的翼型弦長為C，並且d=0.02Xc。
[0009]進一步地，所述葉片的數量為3個，並均勻地安裝在所述輪轂上。
[0010]進一步地，還包括調漿裝置，用於調節所述葉片的槳距角。
[0011]與現有技術相比，本發明無葉尖渦發生的水平軸風力機的有益效果是:
1、該輪轂的轉軸與來流風向一致，受整流罩的限制，並且由於風力機葉片幾何複雜程度很高，使得在風力機葉片流動很複雜，加裝弧形彎板的風力機葉片流動較之前未加裝弧形彎板流動更加規律，即葉片流動沿翼型流動，可以明顯減少葉片徑向流動。
[0012]2、該輪轂將水平軸掃風面內所有的風能通過葉片做功，使得整個展向都具有較好做功能力，克服了水平軸輪轂葉根端做功能力弱的缺點。以輪轂中心為圓心以輪轂轉軸為中心軸線構成風力機彎板處的流線，隔板與流線一致，每個彎板處流體方向都是與圓弧相切。隔板的加入不會加大旋轉阻力，增加風力機的有效輸出。
[0013]3、該輪轂葉片採用加裝弧形彎板設計改造，沿彎板進風，且葉片在展向減少徑流，具有較好的做功能力，克服了傳統風力機徑向流動大，葉尖漩渦強，且做功不足的缺點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明無葉尖渦發生的水平軸風力機的三維示意圖。
[0015]圖2是彎板位置與輪轂關係示意圖。
[0016]圖3是彎板的安裝示意圖。
[0017]其中:1、弧形彎板；2、機艙；3葉片；4輪轂；5塔架；6吸力面。
【具體實施方式】
[0018]為使本發明實施例的目的和技術方案更加清楚，下面將結合本發明實施例的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0019]本【技術領域】技術人員可以理解，除非另外定義，這裡使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，並且除非像這裡一樣定義，不會用理想化或過於正式的含義來解釋。
[0020]本發明中所述的「和/或」的含義指的是各自單獨存在或兩者同時存在的情況均包括在內。
[0021]本發明中所述的「內、外」的含義指的是相對於設備本身而言，指向設備內部的方向為內，反之為外，而非對本發明的裝置機構的特定限定。
[0022]本發明中所述的「左、右」的含義指的是閱讀者正對附圖時，閱讀者的左邊即為左，閱讀者的右邊即為右，而非對本發明的裝置機構的特定限定。
[0023]本發明中所述的「連接」的含義可以是部件之間的直接連接也可以是部件間通過其它部件的間接連接。
[0024]如圖1所示，本發明無葉尖渦發生的水平軸風力機，風力機的主體包括了弧形彎板1，在風力機葉片3上的吸力面6安裝有等截面寬度的弧形彎板1，且任一彎板是以輪轂中心為圓心，以彎板到輪轂中心為半徑的弧段；所述葉片的一端與整流罩及輪轂4相連。輪轂帶動的發電機等設備安裝在風力機機艙2中，並固定在圓柱塔筒5上。所述風力機吸力面彎板I均勻分布在葉片展向。
[0025]空氣從風力機上遊吹向風力機轉輪，風力機利用風所具有的動能進行工作。在加裝弧形彎板I的風力機葉片3上，流體繞過葉片時，由於弧形彎板I在吸力面的作用，導致流體被迫沿翼型方向運動，減少沿葉片展向流動，從而減弱葉尖渦的產生。漩渦的減弱可以使得風力機氣動性能，特別是提高風力機轉軸力矩，即使得在同等工況下，風力機輸出功率更高。
[0026]如圖3所述，風力機彎板I安裝在葉片吸力面6，且彎板I沿葉片展向均勻分布，任一彎板是以輪轂中心為圓心，以彎板到輪轂中心為半徑的弧段；彎板I高度d與當地翼型的弦長C成比例d=0.02 X C，即隨著翼型弦長的增大，加裝的彎板高度也在增加。
[0027]所述的風力機葉片3固定在整流罩和輪轂4，在機艙中的控制器，根據運行狀況同步控制各葉片的旋轉角度。
[0028]所述的風力機，由於具有更小的葉尖渦，氣動性能更優良，風力機控制過程中響應更加迅速，使得風力機具有更優良的啟動力矩，同時風力機在進行氣動制動過程中，響應時間可以有較明顯的減少，能夠在大風情況下更加安全可靠的進行氣動剎車。
[0029]本發明為一種無葉尖渦發生的水平軸風力機，由風力機葉片3、整流罩和輪轂4、機艙2、弧形彎板1、塔架5等組成，其中空氣在經過葉片以及安裝在吸力面6的弧形彎板I的先後共同作用下，減少沿一片展向流動，氣流在葉片上更好的貼合翼型流動，使風力機具有最佳的流體動力場，增大了葉片的做功能力。同時，葉片可通過變槳調向裝置實現變槳起動、臨界攻角高速運行和順槳位置的停機，可以靈活控制轉速，風力機具有高效的效率。
[0030]以上僅為本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些均屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種無葉尖渦發生的水平軸風力機，包括機艙(2)、葉片(3)、輪轂(4)和塔架(5)，所述機艙(2)安裝在塔架(5)上，所述輪轂(4)安裝在機艙(2)的前端，所述葉片(3)安裝在所述輪轂(4)上，其特徵在於，還包括弧形彎板(1)，所述弧形彎板(I)設置在所述葉片(3)的吸力面(6)上，所述弧形彎板(I)是以輪轂(4)的軸心為圓心的圓弧段。
2.根據權利要求1所述的一種無葉尖渦發生的水平軸風力機，其特徵在於，所述弧形彎板(I)為等截面寬度。
3.根據權利要求1所述的一種無葉尖渦發生的水平軸風力機，其特徵在於，還包括整流罩，所述整流罩安裝在輪轂(4)的前端。
4.根據權利要求1所述的一種無葉尖渦發生的水平軸風力機，其特徵在於，所述弧形彎板(I)的厚度為山所述葉片(3)的翼型弦長為C，並且d=0.02Xc。
5.根據權利要求1所述的一種無葉尖渦發生的水平軸風力機，其特徵在於，所述葉片(3)的數量為3個，並均勻地安裝在所述輪轂(4)上。
6.根據權利要求1所述的一種無葉尖渦發生的水平軸風力機，其特徵在於，還包括調漿裝置，用於調節所述葉片(3)的槳距角。
【文檔編號】F03D1/06GK104131949SQ201410361215
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】李濤, 趙振宙, 陳景茹, 陳潘浩, 劉玄, 魏媛 申請人:河海大學