專利名稱：模塊陣列式流體流動能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能量轉(zhuǎn)換，并且在某些優(yōu)選實施例中涉及從流體流動例如風到另一種 能量類型例如電能的能量轉(zhuǎn)換。
背景技術(shù)：
從流體流動例如從風到電能的能量轉(zhuǎn)換在過去通常是用大型的單級水平軸渦輪 機實現(xiàn)。針對這種結(jié)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)換效率可能很有限。由于代用能源例如風能正越來越多地 被用于對抗化石燃料不斷上升的能量成本，因此將與這些代用能源有關(guān)的能量效率最大化 就變得更加重要。對用于把來自流體流動的能量轉(zhuǎn)換為電能的改進方法和系統(tǒng)存在需求。

發(fā)明內(nèi)容
介紹了對于將流體能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量例如電能所具有的效率的改進 能力。在實施例中，在可伸縮的模塊網(wǎng)絡(luò)上層結(jié)構(gòu)中容納有流體能量轉(zhuǎn)換模塊的陣列。在 某些優(yōu)選實施例中，多臺渦輪機例如風力渦輪機可以用適當?shù)呐帕斜舜丝拷乇辉O(shè)置在陣 列內(nèi)并且擁有適于緊密填充在陣列內(nèi)的幾何形狀以及被優(yōu)化用于從流體流動中提取能量 的其他參數(shù)。另外，渦輪機可以是對變化的條件更加有效自適應的渦輪機或者渦輪機陣列， 變化的條件包括在一個陣列內(nèi)的不同渦輪機當中或者在一組陣列內(nèi)的不同渦輪機當中可 能會有所不同的流體條件。根據(jù)以下對優(yōu)選實施例和附圖的詳細說明，本發(fā)明的這些以及其他的系統(tǒng)、方法、 目標、特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將會是顯而易見的。在此以參見的方式引入本文中 提及的所有文獻的全部內(nèi)容。


可以通過參考以下的附圖來理解本發(fā)明以及下文中對其某些實施例的詳細說 明圖1示出了動力存取設(shè)備。圖2示出了動力存取設(shè)備陣列。圖3示出了正多邊形的膨脹出口、模塊和陣列。圖4示出了復雜構(gòu)形的連接器和元件。圖5A和5B示出了密度和外形可變的結(jié)構(gòu)元件的示例。圖6A和6B示出了表面上和剖面內(nèi)的線性凹陷。圖7示出了與75m的水平軸風力渦輪機具有相同面積的85m X 51m的均勻陣列。
圖8示出了與75m的水平軸風力渦輪機具有相同面積的100mX44m的均勻陣列。
圖9A和9B示出了串聯(lián)陣列的側(cè)視圖和正視圖。
圖10示出了具有定向尾部的非均勻陣列。
圖11示出了具有三臺集成發(fā)電機的陣列。
圖12示出了集成的發(fā)電機模塊的示例。
圖13示出了具備存儲的陣列。
圖14示出了三角形上層結(jié)構(gòu)中的模塊。
圖15示出了噴嘴中的部件。
圖16示出了串聯(lián)設(shè)置的兩個噴嘴。
圖17示出了六邊形噴嘴的側(cè)視圖。
圖18示出了具有圓形喉管和多邊形出口的噴嘴。
圖19示出了兩個嵌套的噴嘴。
圖20示出了上層結(jié)構(gòu)連接器。
圖21示出了水平軸風力渦輪發(fā)電機的設(shè)置。
圖22示出了用于六邊形模塊的上層結(jié)構(gòu)和模塊設(shè)置。
圖23示出了用于正方形陣列的立體構(gòu)架。
圖24示出了噴嘴多邊形入口的示例。
圖25示出了正方形陣列內(nèi)功率傳輸?shù)氖纠?br> 圖26示出了初始入口動量矢量的示意圖。
圖27示出了具有截頭入口和出口的噴嘴。
圖28示出了具有截頭入口和l/r-Ο內(nèi)插值曲率的噴嘴。
圖29示出了用于入口幾何形狀的弧形截面圖。
圖30示出了多葉片結(jié)構(gòu)。
圖31示出了 3-葉片的轉(zhuǎn)子效率曲線。
圖32示出了每年的速度分布曲線。
圖33示出了由線速度每年分配的功率輸出。
圖34示出了具有較重負載以進行變換的年度分布。
圖35示出了處于打開位置的12個葉片，其中速度大約在l-3m/s的范圍內(nèi)。
圖36示出了處于打開位置的6個葉片，其中速度大約在3-6m/s的范圍內(nèi)。
圖37示出了處于關(guān)閉位置的3個葉片，其中速度大約為6m/s以上。
圖38示出了打開和關(guān)閉的剖面示例。
圖39示出了由具有中心配重容器的可旋轉(zhuǎn)主體構(gòu)成的轉(zhuǎn)子。
圖40示出了用于增重結(jié)構(gòu)的初始位置。
圖41示出了增重結(jié)構(gòu)的后續(xù)位置。
圖42示出了運動中的3葉片結(jié)構(gòu)。
圖43示出了具有配重控制通道和中心配重容器的3葉片結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
本發(fā)明可以包括nXm的模塊陣列，具有設(shè)置在陣列中并相對于流體流動定向的多個能量生成模塊(在某些優(yōu)選實施例中為風力渦輪機)，其中多個模塊的能量轉(zhuǎn)換單元 被最優(yōu)地設(shè)置在給定的陣列結(jié)構(gòu)中以使能量輸出最大化。在實施例中，向著陣列的方向流動的流體可以優(yōu)選地是自然或人工生成的差動流 動，例如風、太陽能熱氣流、差動通道流動、或者是自然情況或人工情況下的類似情況，而且 也可以是通過原動力產(chǎn)生的“尾流”流動或其反向流動，例如潮汐、旋轉(zhuǎn)、流體、氣體位移等。 圖1示出了本發(fā)明的一個實施例，示出了具有上層結(jié)構(gòu)和電力下層結(jié)構(gòu)的陣列124中的四 個代表性模塊110的各個部件，包括噴嘴設(shè)備104(其依次可以具有結(jié)構(gòu)特征和定向設(shè)備)， 動能存取設(shè)備108(其可以包括轉(zhuǎn)子例如具有葉片和轂)，驅(qū)動設(shè)備112(例如變速驅(qū)動設(shè) 備)，發(fā)電機122，構(gòu)件102，定向設(shè)備114，葉片118，轂120等。在實施例中，模塊110的陣 列124可以與集成或非集成的上層結(jié)構(gòu)和電力下層結(jié)構(gòu)相連，電力下層結(jié)構(gòu)可以與能量處 理設(shè)備130和能量存儲設(shè)備132相互作用。應該理解在陣列124內(nèi)可以設(shè)置任意數(shù)量的模 塊110，其中最佳陣列124可以包括遠遠多于四個模塊110。如圖1中所示，軸承128例如滾珠軸承等，或者例如材料性質(zhì)軸承例如Teflon軸 承等，或者流體軸承，磁性軸承，整體式軸承例如錐體/滾珠軸承等或具有這些軸承的全部 或部分性質(zhì)的某些組合軸承可以被用于支撐模塊陣列例如用于允許陣列繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)， 允許將陣列相對于流體流動的方向定向(或自定向，如下文中參照某些優(yōu)選實施例所述)。 在使用了磁性軸承或類似軸承結(jié)構(gòu)的情況下，軸承結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生用于立即使用或者用于暫 時存儲的額外能量。驅(qū)動設(shè)備和發(fā)電機可以與電力下層結(jié)構(gòu)相連，電力下層結(jié)構(gòu)包括導電 介質(zhì)例如導電金屬、導電流體等例如磁流變液、鐵磁流體、超導體等或者導電氣體，可以與 陣列的上層結(jié)構(gòu)集成在一起或相連，以使得來自模塊的能量可以被送至外部能量處理設(shè) 備，并且可選地送至局部或全局的能量存儲設(shè)備，例如飛輪、壓縮空氣、重力存儲(克服高 度差異向上泵抽液體、氣體或固體)、電池、多塊電池等，類似地送至能量轉(zhuǎn)換設(shè)備例如電解 氫氣和氧氣的生產(chǎn)設(shè)備，或者傳輸、終端使用、存儲設(shè)備等的某種組合。在實施例中，與電力 分配或輸送系統(tǒng)有關(guān)的磁性質(zhì)可以被用于幫助例如在發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)定向陣列(例如使用 電流的磁特性來激勵包含輸送設(shè)備的定子)。參照圖2，陣列124，例如結(jié)合圖1介紹的那些陣列，每一個都含有多個模塊110， 可以依次地被設(shè)置到多個陣列124內(nèi)，相對于彼此進行排布并且相對于流體流動的方向定 向。圖2示出了以棋盤模式設(shè)置的四個陣列124的一種可能的視圖，這是一組陣列124的 一個優(yōu)選實施例。在實施例中，陣列124可以被設(shè)置為多種組合，例如本文中介紹的棋盤， 其可以利用矩陣以劃分指定場所。在實施例中，模塊可以具有為主噴嘴表面提供支撐的至 少一個結(jié)構(gòu)模塊，包括用于功率部件的支撐和保護。在實施例中，慣量轉(zhuǎn)子可以利用半徑可 變的配重系統(tǒng)來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)動量以提供可變的轉(zhuǎn)動慣量，其中轉(zhuǎn)子葉片和轂可以包括單級或 多級腔室。在實施例中，模塊的噴嘴部分在功率生成中可能是很重要的。如圖3中所示，nxm的模塊陣列302可以包括可伸縮的模塊網(wǎng)絡(luò)上層結(jié)構(gòu)，為至少 一個模塊和用于功率控制、管理的設(shè)備提供支撐并從各個模塊收集功率，然后將所述功率 轉(zhuǎn)換并傳輸至多個存儲單元、網(wǎng)絡(luò)或其組合。在實施例中，模塊的噴嘴部分在功率生成中可 能是很重要的。第二個特征可以是用于確定收縮區(qū)域要符合的曲率的徑向函數(shù)?，F(xiàn)有技術(shù) 中用于徑向噴嘴的最佳曲率可以是來自于圓形的弧形部分，例如在1.8到2d之間，其中d 是喉管的直徑。這樣的曲率可以在入口區(qū)域造成很大一部分的可用質(zhì)量的損失。在實施例中，根據(jù)噴嘴收縮的水平，不同類型的單弧和多弧曲率均可使用，例如專門用于低收縮率的 單弧徑向或橢圓形曲率，在低收縮率或中收縮率使用的兩種徑向函數(shù)的單弧交集，基于由 本發(fā)明的方法部分中介紹的動量分布的矢量差值確定的弧形部分的單弧實現(xiàn)，用于較高收 縮率的多弧和單體或多體托板等。該曲率還可以根據(jù)其相對于邊界多邊形和喉管中心的角 坐標而改變。圖4示出了復雜構(gòu)形的連接器和元件402的一個實施例。在實施例中，本發(fā)明結(jié) 構(gòu)中擴散的幾何形狀可以以入口對擴散部分的收縮率的比值為基礎(chǔ)，該比值可得到收縮體 積到擴散體積的體積比函數(shù)，其中體積比隨著收縮率而增加。圖5A和5B示出了結(jié)構(gòu)元件502A和502B的實施例。在實施例中，可以提供陣列 上層結(jié)構(gòu)和陣列安裝，其中陣列上層結(jié)構(gòu)可以包括功率傳輸和管理以及控制部件、模塊結(jié) 構(gòu)支撐元件、陣列支撐結(jié)構(gòu)等。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用 的噴嘴，其中噴嘴可以包括網(wǎng)絡(luò)化或分布式的功率控制和傳輸。圖6A和6B示出了例如用于壁部噴嘴、結(jié)構(gòu)元件等的線性凹陷。在實施例中，上層 結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可以基于特定的陣列實施方式。陣列實施方式可以遵循基于模塊幾何形狀的任 意多種幾何形狀，例如六邊形、矩形、三角形、梯形等，其中陣列幾何形狀可以不取決于模塊 的幾何形狀。與安裝有關(guān)地，可以設(shè)有能量存儲。由于來源的可變性，因此可能希望具有用 于風能機械的成本有效的能量存儲方法。上層結(jié)構(gòu)可以是(例如由于噴嘴的形狀而)自定向的并且可以包括用于機械地或 者以其他方式控制陣列或模塊在陣列內(nèi)相對于固定不變的流體流動方向的定向的方法和 系統(tǒng)。在其最簡單的形式中，存儲/恢復設(shè)備可以包括加壓優(yōu)選介質(zhì)的方法，用于存儲壓縮 介質(zhì)的壓力容器，用于回收通過用控制到渦輪機的流量的方法壓縮而釋放的熱能的輔助外 部壓力容器，用于根據(jù)電網(wǎng)要求在主容器內(nèi)釋放加壓介質(zhì)的控制閥，至少一個渦流管，流體 腔，用于將熱流和冷流的熱性質(zhì)傳導或輸送至流體腔內(nèi)的設(shè)備，流體腔內(nèi)用于增加流體中 的動能比例的多個嵌入式噴嘴，用于控制和管理源于壓力系統(tǒng)的功率的設(shè)備，用于收集得 到的所有動能并將功率傳送至電網(wǎng)的設(shè)備等。在實施例中，本發(fā)明可以包括多種加工和功 能部件，例如定向陣列，用于使空氣加速進入陣列元件內(nèi)的噴嘴，將流體動能轉(zhuǎn)換為機械能 的轉(zhuǎn)子電機，用于將機械能轉(zhuǎn)換為可用速率或控制加至設(shè)備進行動能轉(zhuǎn)換的負載以允許在 最優(yōu)范圍內(nèi)進行能量轉(zhuǎn)換過程的齒輪箱，將機械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機，能量存儲，用于將 產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換或調(diào)制為所需形式的設(shè)備，子站和電網(wǎng)接口，燃料電池負載等。根據(jù)流動性質(zhì)，例如漂浮懸浮、塔/塔架、建筑集成、纜繩懸置等，上層結(jié)構(gòu)可以通 過多種方法和系統(tǒng)得到支撐。在實施例中，模塊或陣列可以設(shè)有將其自身相對于流體流動 定向的方式。例如，可以設(shè)置尾部用于構(gòu)件的自定向，例如設(shè)置在將模塊或陣列旋轉(zhuǎn)至風向 的旋轉(zhuǎn)支撐軸上的尾部，或者噴嘴或陣列的結(jié)構(gòu)可以用帶來更多定向性質(zhì)的方式構(gòu)造。在 實施例中，噴嘴的結(jié)構(gòu)可以提供本發(fā)明的重要元件，例如2. 75收縮的噴嘴產(chǎn)生6到7. 5倍 的功率增加等。上層結(jié)構(gòu)可以被實施為包括承載和功率分配方法在內(nèi)的獨立模塊支撐結(jié)構(gòu)。在實 施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴，其中噴嘴可以包括收縮。例 如，噴嘴可以包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為2，并且其中擴散器的長度大于入 口長度的五倍，并且其中擴散器長度和入口長度比大約為7 1。在實施例中，喉管直徑到
21入口直徑的收縮比可以大于2并且其中噴嘴被用于噴嘴陣列中或者作為單獨的噴嘴。在另 一種情況下，噴嘴可以包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為2. 5，并且其中擴散器的 長度大于入口長度的五倍，并且其中擴散器長度和入口長度比大約為9 1。在另一種情況 下，噴嘴可以包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為2. 75，并且其中擴散器的長度大 于入口長度的五倍，并且其中擴散器長度和入口長度比大約為11 1。在另一種情況下，噴 嘴可以包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比可以大于1.5，并且其中擴散器的長度大于入 口長度的五倍。如圖7和圖8中所示，陣列的實施可以提供各種優(yōu)點。在實施例中，鉆孔可能是一 個因素，其中鉆頭可以從外側(cè)穿透以增加來自外部環(huán)境空氣的流量，或者用鉆孔進行調(diào)校 以引入環(huán)境空氣并改變渦流。在實施例中，更加復雜的入口形狀可能是一個因素，例如各種 幾何形狀的組合，用多邊形截取懸鏈曲面，采用二次曲面函數(shù)并將其用在橢圓表面上形成 通風良好的空氣動力學形狀(例如鯊魚鱗片形、單層或多層凹陷、鯨須狀等)。在實施例中， 本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴。噴嘴可以具有前緣以及在噴嘴的前 緣和喉管之間的入口曲率；其中噴嘴的前緣和入口曲率適于聚焦入口區(qū)域內(nèi)空氣粒子的動 量矢量以有利于噴嘴內(nèi)的空氣流動。在實施例中，噴嘴可以是串聯(lián)的，例如在喉管中向后嵌 套的噴嘴，其中喉管以內(nèi)的噴嘴可以非常接近于理論增加水平，并且外部的噴嘴也可以達 到其理論增加水平的90%。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用的 噴嘴。噴嘴可以具有被設(shè)置用于根據(jù)入口區(qū)域內(nèi)的動量矢量來優(yōu)化氣流的入口幾何形狀， 其中動量矢量可以得自于和噴嘴前緣角度的相互作用，噴嘴可以被設(shè)置用于產(chǎn)生動量矢量 以在與噴嘴前緣相互作用之后清理噴嘴的喉管等。在該系統(tǒng)中，作用在構(gòu)件上的動態(tài)壓力可以通過構(gòu)件被平等地分配而不是像絕大 多數(shù)水平軸機械那樣聚集在推進器底部或塔架上，由此增加了能夠由機械寬度的每一個線 性底座所覆蓋的總體掃掠面積。在實施例中，擴散器的幾何形狀可能是一個因素，例如出口 角度，擴散器長度，將擴散器切分為兩半、四分之一等，提高擴散器效率，擴散器形狀，徑向 渦流等。某些陣列的幾何形狀，例如X，y軸平面內(nèi)的矩形/正方形、三角形、梯形或者其組 合或反向形狀(例如反向的梯形或六邊形)可以使得相對于成本的風面利用最大化。在實 施例中，入口幾何形狀和擴散器幾何形狀之間的關(guān)系可以根據(jù)收縮率而改變。為了形成高 質(zhì)量吞吐量，隨著收縮率的提高，入口和擴散器的幾何形狀可能會變得越來越重要。在實施 例中，轉(zhuǎn)子參數(shù)在本發(fā)明中可能很重要，例如葉片和表面的形狀(可以在葉片的上下表面 上形成渦流)。圖9A和9B示出了串聯(lián)陣列的側(cè)視圖902A和正視圖902B。另外，上層結(jié)構(gòu)可以被 單獨地或沿ζ軸串聯(lián)地安裝至平臺。安裝在上層結(jié)構(gòu)內(nèi)的模塊可以包括噴嘴結(jié)構(gòu)、單個或多個能量捕獲設(shè)備、單個或 多個流動增強表面結(jié)構(gòu)等。上層結(jié)構(gòu)中的模塊和模塊元件可以是“即插即用”設(shè)備，允許在 線或離線地維修或重新裝配陣列部件。模塊噴嘴的幾何形狀可以根據(jù)唯一的入口-喉管的幾何形狀、出口的幾何形狀、 體積比和流體動力學的修正理論進行優(yōu)化以最大化平面利用、最小化前向和入口超壓、生 成并加速具有至少一個優(yōu)化帶的高百分比流動以使流動的建立最大化等。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列。轉(zhuǎn)子可以被設(shè)置用于在風力發(fā)電渦輪 機內(nèi)運行，其中轉(zhuǎn)子包括葉片上的復雜構(gòu)形的渦流生成設(shè)備。轉(zhuǎn)子可以被設(shè)置用于在風力 發(fā)電渦輪機內(nèi)運行，其中轉(zhuǎn)子可以包括相對于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)平面的小角度。例如該角度小于大 約4度。在實施例中，轉(zhuǎn)子可以是可變慣量的轉(zhuǎn)子，其中如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)量被集中在轂周圍， 那么用于啟動轉(zhuǎn)子的慣量就較小。在實施例中，轉(zhuǎn)子包括彈簧上的葉片以在不同的轉(zhuǎn)速下 提供變化的慣量。在實施例中，轉(zhuǎn)子可以利用可變?nèi)~片，例如開始具有六個葉片，并隨后激 活致動器或基于壓力的開關(guān)以允許某些葉片收起，目的是為了減少有效葉片的總數(shù)量。在 實施例中，模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)置對于本發(fā)明可能是很重要的。例如，模塊可以是獨立地組裝在一 起的集成裝置，其中上層結(jié)構(gòu)元件被連接至模塊，并隨后將所有部分連接在一起。在實施例 中，可以有野生生物保護/防堵塞系統(tǒng)例如在上層結(jié)構(gòu)上使用的相同電極上的篩網(wǎng)，鳥類 和蝙蝠在此可能會帶來問題。噴嘴另外還可以被實施為單級或多級結(jié)構(gòu)，包括在模塊內(nèi)部或外部給流體流動再 次加速或加壓用于在能量生成中進一步利用。在實施例中，陣列參數(shù)可以包括模塊的最優(yōu) 數(shù)量，其中參數(shù)可以包括切向風力負載、積冰、慣量分量、制造轉(zhuǎn)子的成本、載荷、發(fā)電量、覆 蓋面積、噴嘴深度、高度和深度的折衷等。在實施例中，上層結(jié)構(gòu)參數(shù)可能代表了本發(fā)明的 重要應用，例如模塊方式，應用于陣列上層結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)架；與給定模塊形狀的集成；與功 率結(jié)構(gòu)的集成。模塊能量轉(zhuǎn)換可以包括多種動能轉(zhuǎn)換設(shè)備，例如單葉片或多葉片轉(zhuǎn)子或者用于動 能轉(zhuǎn)換的其他設(shè)備，與用于生成可用功率形式的設(shè)備例如發(fā)電機、變速箱和發(fā)電機、多級發(fā) 電機以及可用形式的供電電路等相連以控制負載參數(shù)，轉(zhuǎn)換設(shè)備在這些負載參數(shù)下運行， 然后將生成的功率通過可以想到的任何終端使用設(shè)備轉(zhuǎn)換 或調(diào)制為可用形式，例如局部電 網(wǎng)、國家電網(wǎng)、蓄電站等。在實施例中，電力系統(tǒng)可能代表了本發(fā)明的重要應用，例如上層結(jié) 構(gòu)內(nèi)的電力分配；動態(tài)電壓調(diào)制；高壓處理等。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于由空氣流 動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中電力負載管理設(shè)備可以被設(shè)置用于管理與陣列的不同發(fā)電部 件相關(guān)聯(lián)的可變電力負載。為了使得在大風速范圍內(nèi)相對于成本的能量生成最大化，可以使用可變?nèi)~片數(shù)量 的轉(zhuǎn)子作為動能(KE)轉(zhuǎn)換的方法。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于由空氣流動產(chǎn)生電力 的噴嘴陣列，其中陣列可以包括功率轉(zhuǎn)換元件、功率管理元件等。功率轉(zhuǎn)換和管理元件被 連接至工頻轉(zhuǎn)換機構(gòu)和調(diào)制機構(gòu)中的至少一種，將生成的功率準備好用于存儲、傳輸和使 用中的至少一種。工頻轉(zhuǎn)換機構(gòu)和調(diào)制機構(gòu)中的至少一種是由LVDC轉(zhuǎn)換器、HVAC轉(zhuǎn)換器、 LVDC頻率轉(zhuǎn)換器和HVAC頻率轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的組中的一種。功率管理是局部和全局當中的至 少一種。功率轉(zhuǎn)換和功率管理元件采用功率二極管、晶閘管、晶體管、功率場效應晶體管和 絕緣柵雙極型晶體管中的至少一種。功率轉(zhuǎn)換和功率管理元件操作所述陣列用于定速發(fā) 電。功率轉(zhuǎn)換和功率管理元件操作所述陣列用于變速發(fā)電。功率轉(zhuǎn)換和功率管理由電子設(shè) 備執(zhí)行。功率轉(zhuǎn)換和功率管理由機械設(shè)備執(zhí)行等。另外還介紹了“慣量”轉(zhuǎn)子，其中可以調(diào)節(jié)葉片的旋轉(zhuǎn)動量以改變轉(zhuǎn)子的慣量。另外轉(zhuǎn)子發(fā)電機關(guān)系可以被實施為HAWT風力渦輪機，其中一臺或多臺發(fā)電機從 中心軸直接地或者通過齒輪傳動設(shè)計接收其原動力作為完全集成的實施方式、作為集成部 件等等。
在完全集成的實施方式中，噴嘴自身即可構(gòu)成發(fā)電機，其中轉(zhuǎn)子葉片可以被加工 成感應式、激勵式、永磁轉(zhuǎn)子，或者將磁性流體例如磁流變流體和定子集成到噴嘴模具內(nèi) 等。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中電力負載管理 設(shè)備可以被設(shè)置用于管理與陣列的不同發(fā)電部件相關(guān)聯(lián)的可變電力負載。在實施例中，本 發(fā)明可以提供適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中陣列可以包括功率控制。壓力梯度(PG)增強設(shè)備/技術(shù)可以在所有模塊和上層結(jié)構(gòu)中使用以相對于通過 模塊和上層結(jié)構(gòu)的流動執(zhí)行局部和全局的梯度增強任務。在實施例中，本發(fā)明可以提供適 于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中陣列可以包括功率轉(zhuǎn)換元件、功率管理元件等。功 率轉(zhuǎn)換和管理元件被連接至工頻轉(zhuǎn)換機構(gòu)和調(diào)制機構(gòu)中的至少一種，將生成的功率準備好 用于存儲、傳輸和使用中的至少一種。工頻轉(zhuǎn)換機構(gòu)和調(diào)制機構(gòu)中的至少一種是由LVDC轉(zhuǎn) 換器、HVAC轉(zhuǎn)換器、LVDC頻率轉(zhuǎn)換器和HVAC頻率轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的組中的一種。功率管理是局 部和全局當中的至少一種。功率轉(zhuǎn)換和功率管理元件采用功率二極管、晶閘管、晶體管、功 率場效應晶體管和絕緣柵雙極型晶體管中的至少一種。功率轉(zhuǎn)換和功率管理元件操作所述 陣列用于定速發(fā)電。功率轉(zhuǎn)換和功率管理元件操作所述陣列用于變速發(fā)電。功率轉(zhuǎn)換和功 率管理由電子設(shè)備執(zhí)行。功率轉(zhuǎn)換和功率管理由機械設(shè)備執(zhí)行等。由于噴嘴的尾流剖面，因此如本文中所述可以將它們以串聯(lián)或者以比利用現(xiàn)有技 術(shù)可以實現(xiàn)的模式更有效的模式置于風電場陣列中。例如，填充式或二元棋盤模式可以使 成本對收益以及地面用途最大化。另外，本文中還公開了一種有效存儲能量以及集成建筑 物和陣列的方法。圖9-22示出了本發(fā)明的各種應用。圖9示出了串聯(lián)陣列的側(cè)視圖902A和正視 圖902B。圖10示出了具有定向尾部的非均勻陣列的側(cè)視圖1002A，頂視圖1002B和正視圖 1002C。圖11示出了具有噴嘴104的陣列124，包含三臺集成發(fā)電機1120。圖12示出了集 成的發(fā)電機1102-模塊1104的示例，其中噴嘴可以包括PM渦輪機葉片/轉(zhuǎn)子和外部定子。 圖13示出了具備存儲1300的陣列，包括壓力管路1302、流體渦輪機1304、流體容器1308， 渦流管1310、流動腔1312和渦輪壓縮機1314。圖14示出了三角形上層結(jié)構(gòu)104中的模塊。 圖15示出了示例性噴嘴104中的主要部件，包括入口濾網(wǎng)1502、入口 1504、轉(zhuǎn)子1508、變速 箱/發(fā)電機1510、支架1512、控制和管理1514、擴散器1518和出口篩網(wǎng)1520。圖16示出 了串聯(lián)設(shè)置1602中的兩個噴嘴104。圖17示出了六邊形噴嘴1700的正視圖和側(cè)視圖的實 施例。圖18示出了具有圓形喉管和多邊形出口的噴嘴1800的示例。在該示例中，具有圓 形喉管的噴嘴可以插入從喉管處的Ι/r曲率到多邊形出口處的0曲率。在實施例中，插入 的多邊形薄片可以是魯洛多邊形。圖19示出了嵌套在一起的兩個噴嘴104的示例1900。 圖20示出了上層結(jié)構(gòu)連接器2002A的正視圖和上層結(jié)構(gòu)連接器2002B的側(cè)視圖。圖21示 出了水平軸風力渦輪發(fā)電機的設(shè)置2100，具有模塊保護網(wǎng)接口。圖22示出了用于六邊形模 塊的上層結(jié)構(gòu)和模塊裝置2200。模塊可以是本發(fā)明的一種重要應用，其中模塊可以是被插入陣列內(nèi)作為即插即用 部件的集成元件。模塊可以包括結(jié)構(gòu)模塊、噴嘴、轉(zhuǎn)子、發(fā)電機、變速箱、功率管理部件等。在 實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴可以轉(zhuǎn)速和負 載管理設(shè)備，其中轉(zhuǎn)速管理優(yōu)化轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、功率轉(zhuǎn)換和空氣動力學損失之間的關(guān)系。轉(zhuǎn)速管 理設(shè)備包括用于以變速或定速來操作機械的機構(gòu)。轉(zhuǎn)速機構(gòu)可以是電子機構(gòu)或機械機構(gòu)。負載管理設(shè)備包括對加至轉(zhuǎn)子或發(fā)電機的負載的電力負載管理或機械負載管理。電力負載 管理可以利用供電電路進行。機械負載管理可以利用變速箱、齒輪箱、齒輪、CVT或外加場 類型進行。在實施例中，模塊可以具有為主噴嘴表面提供支撐的至少一個結(jié)構(gòu)模塊，包括用 于功率部件的支撐和保護。在實施例中，本發(fā)明可以使用特定的噴嘴幾何形狀來將收縮下 方的流動加速至其理論速度增加的高百分比。在實施例中，平面使用的優(yōu)化可以通過基本 的二次表面幾何形狀來實現(xiàn)，其中噴嘴入口和出口的幾何形狀通過(關(guān)于兩坐標軸)不對 稱的旋轉(zhuǎn)雙曲面在垂直正交或魯洛多邊形邊界處截頭而形成。在實施例中，慣量轉(zhuǎn)子可以利用半徑可變的配重系統(tǒng)來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)動量以提供可變 的轉(zhuǎn)動慣量，其中轉(zhuǎn)子葉片和轂可以包括單級或多級腔室。在實施例中，本發(fā)明可以提供適 于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴可以包括功率轉(zhuǎn)換管理元件。功率轉(zhuǎn)換管理 元件可以被連接至工頻轉(zhuǎn)換機構(gòu)、工頻調(diào)制機構(gòu)、LVDC到HVAC的轉(zhuǎn)換器以及LVDC到HVAC 的頻率轉(zhuǎn)換器中的至少一種，將生成的功率準備好用于存儲、傳輸和使用中的至少一種。功 率轉(zhuǎn)換管理元件可以是局部的或全局的。功率轉(zhuǎn)換管理元件采用功率二極管、晶間管、晶體 管、功率場效應晶體管和絕緣柵雙極型晶體管中的至少一種。功率轉(zhuǎn)換管理元件可以操作 所述陣列用于定速發(fā)電、變速發(fā)電等。在實施例中，功率管理可以由機械設(shè)備進行。在實施 例中，噴嘴結(jié)構(gòu)的詳細應用對本發(fā)明可能是很重要的，其中現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明之間的不同 可以包括對圖中旋轉(zhuǎn)體的多邊形截取以形成下面的幾何形狀，前緣幾何形狀作為由入口長 度、曲率和前緣角度相對于收縮而約束/確定，使用入口和約束參數(shù)來確定擴散器的幾何 形狀等。在實施例中，模塊的噴嘴部分在功率生成中可能是很重要的。在實施例中，本發(fā)明 可以使用特定的噴嘴幾何形狀來將收縮下方的流動加速至其理論速度增加的高百分比。在 實施例中，平面使用的優(yōu)化可以通過基本的二次表面幾何形狀來實現(xiàn)，其中噴嘴入口和出 口的幾何形狀通過(關(guān)于兩坐標軸)不對稱的旋轉(zhuǎn)雙曲面在垂直正交或魯洛多邊形邊界處 截頭而形成。在實施例中，旋轉(zhuǎn)雙曲面的多邊形截取可以允許噴嘴以可變的入口曲率來覆 蓋多邊形的入口區(qū)域同時具有有效的動量聚焦在圓形結(jié)構(gòu)上并且擴展至精確地類似于多 邊形出口區(qū)域。第二個特征可以是用于確定收縮區(qū)域要符合的曲率的徑向函數(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中用于 徑向噴嘴的最佳曲率可以是來自于圓形的弧形部分，例如在1.8到2d之間，其中d是喉管 的直徑。這樣的曲率可以在入口區(qū)域造成很大一部分的可用質(zhì)量的損失。在實施例中，根據(jù)噴嘴收縮的水平，不同類型的單弧和多弧曲率均可使用，例如專 門用于低收縮率的單弧徑向或橢圓形曲率，在低收縮率或中收縮率使用的兩種徑向函數(shù)的 單弧交集，基于由本發(fā)明的方法部分中介紹的動量分布的矢量差值確定的弧形部分的單弧 實現(xiàn)，用于較高收縮率的多弧和單體或多體托板等。該曲率還可以根據(jù)其相對于邊界多邊 形和喉管中心的角坐標而改變。在實施例中，本發(fā)明結(jié)構(gòu)中擴散的幾何形狀可以以入口對擴散部分的收縮率的比 值為基礎(chǔ)，該比值可得到收縮體積到擴散體積的體積比函數(shù)，其中體積比隨著收縮率而增 加。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴。噴嘴可以適合在風 力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用，其中所述噴嘴入口的最優(yōu)曲率在其最簡形式中被二維地確定，在此
25情況下，對于 i = (. 5 (Cl1-Clt)) / (Ι/sin θ - (1/sin θ 2-1) ■5)和 i = (dt-. 5 (d^d,)) / (tan θ ), 徑向弧由I的初始前緣角度值的收斂給出，并且其中θ是由初始前緣入射角得到的矢量，i 是從前緣到喉管的入口長度，Cl1 =入口直徑，而dt =喉管直徑。該優(yōu)化可以被二維或三維 地應用于懸鏈線、徑向、橢圓或截頭徑向、截頭橢圓、函數(shù)或其組合在實施例中，可以提供陣列上層結(jié)構(gòu)和陣列安裝，其中陣列上層結(jié)構(gòu)可以包括功 率傳輸和管理以及控制部件、模塊結(jié)構(gòu)支撐元件、陣列支撐結(jié)構(gòu)等。關(guān)于噴嘴的擴散部分， 可以使用從喉管到出口的角度值來確定擴散長度對收縮長度的體積比。所述二次函數(shù)可以 被限定邊界以形成η種結(jié)構(gòu)的表面例如鱗片或凹孔，或者能夠作為褶皺或凹陷或向后截頭 的凹陷被全局地應用在表面上。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴，其中噴嘴可 以包括網(wǎng)絡(luò)化或分布式的功率控制和傳輸。圖23示出了用于正方形陣列的兩種不同結(jié)構(gòu) 的立體構(gòu)架2302Α和2302Β。圖24示出了具有不同入口形狀裝有結(jié)構(gòu)元件2402Α和2402Β 的噴嘴多邊形入口的示例。圖25示出了正方形陣列內(nèi)功率傳輸裝置2502的示例。在實施 例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴。噴嘴可以包括可變的壁部剖 面，例如壁部剖面采用線性凹陷。噴嘴可以包括復雜的壁部構(gòu)形。其中復雜的壁部構(gòu)形提 供最大化結(jié)構(gòu)性質(zhì)、最小化材料使用以及最小化材料重量中的至少一種。復雜的壁部構(gòu)形 可以具有均勻的圓形剖面和多邊形剖面等。在實施例中，上層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可以基于特定的陣列實施方式。陣列實施方式可以 遵循基于模塊幾何形狀的任意多種幾何形狀，例如六邊形、矩形、三角形、梯形等，其中陣列 幾何形狀可以不取決于模塊的幾何形狀。發(fā)現(xiàn)擴散長度及其函數(shù)主要取決于入口長度而不 是像現(xiàn)有技術(shù)中那樣取決于喉管直徑，不過在較高的收縮率下這些數(shù)值都被幾何形狀和曲 率限制迫使而彼此接近。發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的擴散角不同于現(xiàn)有技術(shù)中先前介紹的那些角度。還妨 礙按最優(yōu)范圍的變窄與收縮率成反比。發(fā)現(xiàn)在相同規(guī)格的截頭和未截頭噴嘴之間沒有明顯 的質(zhì)量流量差異，這表明截頭噴嘴可能會簡單地基于其覆蓋風面的幾何形狀而更加有效， 并且因此是優(yōu)選的。與安裝有關(guān)地，可以設(shè)有能量存儲。由于來源的可變性，因此可能希望具有用于風 能機械的成本有效的能量存儲方法。在實施例中，向著陣列的方向流動的流體可以優(yōu)選地 是自然或人工生成的差動流動，例如風、太陽能熱氣流、差動通道流動、或者是自然情況或 人工情況下的類似情況，而且也可以是通過原動力產(chǎn)生的“尾流”流動或其反向流動，例如 潮汐、旋轉(zhuǎn)、流體、氣體位移等。驅(qū)動設(shè)備和發(fā)電機可以與電力下層結(jié)構(gòu)相連，電力下層結(jié) 構(gòu)包括導電介質(zhì)例如導電金屬、導電流體等例如磁流變液、鐵磁流體、超導體等或者導電氣 體，可以與陣列的上層結(jié)構(gòu)集成在一起或相連，以使得來自模塊的能量可以被送至外部能 量處理設(shè)備，并且可選地送至局部或全局的能量存儲設(shè)備，例如飛輪、壓縮空氣、重力存儲 (克服高度差異向上泵抽液體、氣體或固體)、電池、多塊電池等，類似地送至能量轉(zhuǎn)換設(shè)備 例如電解氫氣和氧氣的生產(chǎn)設(shè)備，或者傳輸、終端使用、存儲設(shè)備等的某種組合。在其最簡單的形式中，存儲/恢復設(shè)備可以包括加壓優(yōu)選介質(zhì)的方法，用于存儲 壓縮介質(zhì)的壓力容器，用于回收通過用控制到渦輪機的流量的方法壓縮而釋放的熱能的輔 助外部壓力容器，用于根據(jù)電網(wǎng)要求在主容器內(nèi)釋放加壓介質(zhì)的控制閥，至少一個渦流管， 流體腔，用于將熱流和冷流的熱性質(zhì)傳導或輸送至流體腔內(nèi)的設(shè)備，流體腔內(nèi)用于增加流
26體中的動能比例的多個嵌入式噴嘴，用于控制和管理源于壓力系統(tǒng)的功率的設(shè)備，用于收 集得到的所有動能并將功率傳送至電網(wǎng)的設(shè)備等。在實施例中，本發(fā)明可以包括多種加工和功能部件，例如定向陣列，用于使空氣加 速進入陣列元件內(nèi)的噴嘴，將流體動能轉(zhuǎn)換為機械能的轉(zhuǎn)子電機，用于將機械能轉(zhuǎn)換為可 用速率或控制加至設(shè)備進行動能轉(zhuǎn)換的負載以允許在最優(yōu)范圍內(nèi)進行能量轉(zhuǎn)換過程的齒 輪箱，將機械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機，能量存儲，用于將產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換或調(diào)制為所需形式 的設(shè)備，子站和電網(wǎng)接口，燃料電池負載等。安裝在上層結(jié)構(gòu)內(nèi)的模塊可以包括噴嘴結(jié)構(gòu)、 單個或多個能量捕獲設(shè)備、單個或多個流動增強表面結(jié)構(gòu)等。上層結(jié)構(gòu)中的模塊和模塊元 件可以是“即插即用”設(shè)備，允許在線或離線地維修或重新裝配陣列部件。模塊噴嘴的幾何 形狀可以根據(jù)唯一的入口-喉管的幾何形狀、出口的幾何形狀、體積比和流體動力學的修 正理論進行優(yōu)化以最大化平面利用、最小化前向和入口超壓、生成并加速具有至少一個優(yōu) 化帶的高百分比流動以使流動的建立最大化等。在實施例中，模塊或陣列可以設(shè)有將其自身相對于流體流動定向的方式。例如，可 以設(shè)置尾部用于構(gòu)件的自定向，例如設(shè)置在將模塊或陣列旋轉(zhuǎn)至風向的旋轉(zhuǎn)支撐軸上的尾 部，或者噴嘴或陣列的結(jié)構(gòu)可以用帶來更多定向性質(zhì)的方式構(gòu)造。在該系統(tǒng)中，作用在構(gòu)件 上的動態(tài)壓力可以通過構(gòu)件被平等地分配而不是像絕大多數(shù)水平軸機械那樣聚集在推進 器底部或塔架上，由此增加了能夠由機械寬度的每一個線性底座所覆蓋的總體掃掠面積。 某些陣列的幾何形狀，例如X，y軸平面內(nèi)的矩形/正方形、三角形、梯形或者其組合或反向 形狀(例如反向的梯形或六邊形)可以使得相對于成本的風面利用最大化。在實施例中，噴嘴的結(jié)構(gòu)可以提供本發(fā)明的重要元件，例如2. 75收縮的噴嘴產(chǎn)生 6到7. 5倍的功率增加等。模塊能量轉(zhuǎn)換可以包括多種動能轉(zhuǎn)換設(shè)備，例如單葉片或多葉片 轉(zhuǎn)子或者用于動能轉(zhuǎn)換的其他設(shè)備，與用于生成可用功率形式的設(shè)備例如發(fā)電機、變速箱 和發(fā)電機、多級發(fā)電機以及可用形式的供電電路等相連以控制負載參數(shù)，轉(zhuǎn)換設(shè)備在這些 負載參數(shù)下運行，然后將生成的功率通過可以想到的任何終端使用設(shè)備轉(zhuǎn)換或調(diào)制為可用 形式，例如局部電網(wǎng)、國家電網(wǎng)、蓄電站等。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴，其中噴嘴可 以包括收縮。例如，噴嘴可以包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為2，并且其中擴 散器的長度大于入口長度的五倍，并且其中擴散器長度和入口長度比大約為7 1。在實 施例中，喉管直徑到入口直徑的收縮比可以大于2并且其中噴嘴被用于噴嘴陣列中或者作 為單獨的噴嘴。在另一種情況下，噴嘴可以包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為 2. 5，并且其中擴散器的長度大于入口長度的五倍，并且其中擴散器長度和入口長度比大約 為9 1。在另一種情況下，噴嘴可以包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為2. 75， 并且其中擴散器的長度大于入口長度的五倍，并且其中擴散器長度和入口長度比大約為 11 1。在另一種情況下，噴嘴可以包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比可以大于1.5，并 且其中擴散器的長度大于入口長度的五倍。在實施例中，模塊可以具有為主噴嘴表面提供 支撐的至少一個結(jié)構(gòu)模塊，包括用于功率部件的支撐和保護。在實施例中，慣量轉(zhuǎn)子可以利 用半徑可變的配重系統(tǒng)來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)動量以提供可變的轉(zhuǎn)動慣量，其中轉(zhuǎn)子葉片和轂可以包 括單級或多級腔室。噴嘴入口的幾何形狀也可以在本發(fā)明中扮演重要角色，例如前緣的幾何形狀、曲率、入口長度、出口的幾何形狀等。在實施例中，模塊的噴嘴部分在功率生成中可能是很重 要的。第二個特征可以是用于確定收縮區(qū)域要符合的曲率的徑向函數(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中用于徑 向噴嘴的最佳曲率可以是來自于圓形的弧形部分，例如在1.8到2d之間，其中d是喉管的 直徑。這樣的曲率可以在入口區(qū)域造成很大一部分的可用質(zhì)量的損失。在實施例中，根據(jù) 噴嘴收縮的水平，不同類型的單弧和多弧曲率均可使用，例如專門用于低收縮率的單孤徑 向或橢圓形曲率，在低收縮率或中收縮率使用的兩種徑向函數(shù)的單弧交集，基于由本發(fā)明 的方法部分中介紹的動量分布的矢量差值確定的弧形部分的單弧實現(xiàn)，用于較高收縮率的 多弧和單體或多體托板等。該曲率還可以根據(jù)其相對于邊界多邊形和喉管中心的角坐標而 改變。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴，例如被優(yōu)化 用于前緣的幾何形狀、用于曲率等。在實施例中，本發(fā)明結(jié)構(gòu)中擴散的幾何形狀可以以入口 對擴散部分的收縮率的比值為基礎(chǔ)，該比值可得到收縮體積到擴散體積的體積比函數(shù)，其 中體積比隨著收縮率而增加。在實施例中，可以提供陣列上層結(jié)構(gòu)和陣列安裝，其中陣列上 層結(jié)構(gòu)可以包括功率傳輸和管理以及控制部件、模塊結(jié)構(gòu)支撐元件、陣列支撐結(jié)構(gòu)等。在實 施例中，入口前緣具有不超過1. 1*. 5* θ的入射角。其中tane = (.5 (D1-Dt)+Dt)/I1，其中D1 是入口處的噴嘴直徑，Dt是喉管直徑，而I1是入口長度。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于 在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴，其中噴嘴可以包括網(wǎng)絡(luò)化或分布式的功率控制和傳輸。 噴嘴入口的最優(yōu)曲率在其最簡形式中被二維地確定，在此情況下，對于i = (.S(Cl1-Clt))/ (l/sin0-(l/sin02-l)·5)和 i = (dt_. 5 (dfdj) / (tan θ )，徑向弧由 I 的初始前緣角度值 的收斂給出，并且其中θ是由初始前緣入射角得到的矢量，i是從前緣到喉管的入口長度， Cl1 =入口直徑，而dt =喉管直徑。該優(yōu)化可以被二維或三維地應用于懸鏈線、徑向、橢圓或 截頭徑向、截頭橢圓、函數(shù)或其組合。在實施例中，初始入口動量矢量可以被示意性地表示。圖26示出了初始入口動量 矢量的示意圖。模塊可以是本發(fā)明的一種重要應用，其中模塊可以是被插入陣列內(nèi)作為即 插即用部件的集成元件。模塊可以包括結(jié)構(gòu)模塊、噴嘴、轉(zhuǎn)子、發(fā)電機、變速箱、功率管理部 件等。在實施例中，入口幾何形狀的設(shè)計可以造成具有相對較短擴散器的非理想角度。 在實施例中，根據(jù)噴嘴收縮的水平，不同類型的單弧和多弧曲率均可使用，例如專門用于 低收縮率的單弧徑向或橢圓形曲率，在低收縮率或中收縮率使用的兩種徑向函數(shù)的單弧交 集，基于由本發(fā)明的方法部分中介紹的動量分布的矢量差值確定的弧形部分的單弧實現(xiàn)， 用于較高收縮率的多弧和單體或多體托板等。該曲率還可以根據(jù)其相對于邊界多邊形和喉 管中心的角坐標而改變。在實施例中，本發(fā)明結(jié)構(gòu)中擴散的幾何形狀可以以入口對擴散部 分的收縮率的比值為基礎(chǔ)，該比值可得到收縮體積到擴散體積的體積比函數(shù)，其中體積比 隨著收縮率而增加。在實施例中，可以提供陣列上層結(jié)構(gòu)和陣列安裝，其中陣列上層結(jié)構(gòu)可 以包括功率傳輸和管理以及控制部件、模塊結(jié)構(gòu)支撐元件、陣列支撐結(jié)構(gòu)等。在實施例中，用于噴嘴的低成本材料可能是一個因素，其中如果存在有效的通過， 那么整個過程即可自身定向(作用就像風箏上的長引線一樣)。其中所述配重生成部件通 過滾塑、噴塑、注塑、熱成形、層疊、真空模塑和長絲纏繞中的至少一種方法來進行制造。利 用從包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚對苯二甲酸丁二醇
28酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯醚(PPO)、聚砜(PSU)、聚醚(PEK)、聚醚醚酮 (PEEK)、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚對苯二甲 酸乙二醇酯的材料組中選出的至少一種材料來制造所述配重生成部件。利用從包括丙烯 酸、芳香族聚酰胺、twaron, Kevlar, tecrmora、高熔點芳香族聚酰胺、碳、tenax、微纖維、尼 龍、鏈烯烴、聚酯、聚乙烯、dyneema、spectra、人造纖維、tencel、維尼龍、zylon、石棉、玄武 巖、礦棉、玻璃棉、復合泡沫材料、碳泡沫材料、聚氨酯泡沫材料、聚苯乙烯泡沫材料和金屬 泡沫材料的材料組中選出的至少一種材料來制造所述配重生成部件。配重生成部件被設(shè)計 用于增強噴嘴的結(jié)構(gòu)性質(zhì)以提供降低材料成本、降低使用材料的重量、最小化組裝時間和 最小化運輸成本中的至少一種。在實施例中，鉆孔可能是一個因素，其中鉆頭可以從外側(cè)穿透以增加來自外部環(huán) 境空氣的流量，或者用鉆孔進行調(diào)校以引入環(huán)境空氣并改變渦流。在實施例中，本發(fā)明可以 提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴，其中噴嘴可以包括通孔以有助于空氣流動。在實施例中，更加復雜的入口形狀可能是一個因素，例如各種幾何形狀的組合，用 多邊形截取懸鏈曲面，采用二次曲面函數(shù)并將其用在橢圓表面上形成通風良好的空氣動力 學形狀(例如鯊魚鱗片形、單層或多層凹陷、鯨須狀等)。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于 在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴，其中噴嘴可以包括網(wǎng)絡(luò)化或分布式的功率控制和傳輸。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴。噴嘴可以具 有前緣以及在噴嘴的前緣和喉管之間的入口曲率；其中噴嘴的前緣和入口曲率適于聚焦入 口區(qū)域內(nèi)空氣粒子的動量矢量以有利于噴嘴內(nèi)的空氣流動。在實施例中，上層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 可以基于特定的陣列實施方式。陣列實施方式可以遵循基于模塊幾何形狀的任意多種幾 何形狀，例如六邊形、矩形、三角形、梯形等，其中陣列幾何形狀可以不取決于模塊的幾何形 狀。與安裝有關(guān)地，可以設(shè)有能量存儲。由于來源的可變性，因此可能希望具有用于風能 機械的成本有效的能量存儲方法。在其最簡單的形式中，存儲/恢復設(shè)備可以包括加壓優(yōu) 選介質(zhì)的方法，用于存儲壓縮介質(zhì)的壓力容器，用于回收通過用控制到渦輪機的流量的方 法壓縮而釋放的熱能的輔助外部壓力容器，用于根據(jù)電網(wǎng)要求在主容器內(nèi)釋放加壓介質(zhì)的 控制閥，至少一個渦流管，流體腔，用于將熱流和冷流的熱性質(zhì)傳導或輸送至流體腔內(nèi)的設(shè) 備，流體腔內(nèi)用于增加流體中的動能比例的多個嵌入式噴嘴，用于控制和管理源于壓力系 統(tǒng)的功率的設(shè)備，用于收集得到的所有動能并將功率傳送至電網(wǎng)的設(shè)備等。在實施例中，噴嘴可以是串聯(lián)的，例如在喉管中向后嵌套的噴嘴，其中喉管以內(nèi)的 噴嘴可以非常接近于理論增加水平，并且外部的噴嘴也可以達到其理論增加水平的90%。 在實施例中，本發(fā)明可以包括多種加工和功能部件，例如定向陣列，用于使空氣加速進入陣 列元件內(nèi)的噴嘴，將流體動能轉(zhuǎn)換為機械能的轉(zhuǎn)子電機，用于將機械能轉(zhuǎn)換為可用速率或 控制加至設(shè)備進行動能轉(zhuǎn)換的負載以允許在最優(yōu)范圍內(nèi)進行能量轉(zhuǎn)換過程的齒輪箱，將機 械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機，能量存儲，用于將產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換或調(diào)制為所需形式的設(shè)備，子 站和電網(wǎng)接口，燃料電池負載等。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴。噴嘴可以具 有被設(shè)置用于根據(jù)入口區(qū)域內(nèi)的動量矢量來優(yōu)化氣流的入口幾何形狀，其中動量矢量可以 得自于和噴嘴前緣角度的相互作用，噴嘴可以被設(shè)置用于產(chǎn)生動量矢量以在與噴嘴前緣相 互作用之后清理噴嘴的喉管等。在實施例中，模塊或陣列可以設(shè)有將其自身相對于流體流動定向的方式。例如，可以設(shè)置尾部用于構(gòu)件的自定向，例如設(shè)置在將模塊或陣列旋轉(zhuǎn)至風 向的旋轉(zhuǎn)支撐軸上的尾部，或者噴嘴或陣列的結(jié)構(gòu)可以用帶來更多定向性質(zhì)的方式構(gòu)造。 在實施例中，噴嘴的結(jié)構(gòu)可以提供本發(fā)明的重要元件，例如2. 75收縮的噴嘴產(chǎn)生6到7. 5 倍的功率增加等。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴，其中 噴嘴可以包括收縮。在實施例中，擴散器的幾何形狀可能是一個因素，例如出口角度，擴散器長度，將 擴散器切分為兩半、四分之一等，提高擴散器效率，擴散器形狀，徑向渦流等。例如，噴嘴可 以包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為2，并且其中擴散器的長度大于入口長度的 五倍，并且其中擴散器長度和入口長度比大約為7 1。在實施例中，喉管直徑到入口直徑 的收縮比可以大于2并且其中噴嘴被用于噴嘴陣列中或者作為單獨的噴嘴。在另一種情況 下，噴嘴可以包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為2. 5，并且其中擴散器的長度大于 入口長度的五倍，并且其中擴散器長度和入口長度比大約為9 1。在另一種情況下，噴嘴 可以包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為2. 75，并且其中擴散器的長度大于入口長 度的五倍，并且其中擴散器長度和入口長度比大約為11 1。在另一種情況下，噴嘴可以包 括的喉管直徑到入口直徑的收縮比可以大于1.5，并且其中擴散器的長度大于入口長度的 五倍。噴嘴入口的幾何形狀也可以在本發(fā)明中扮演重要角色，例如前緣的幾何形狀、曲率、 入口長度、出口的幾何形狀等。在實施例中，入口幾何形狀和擴散器幾何形狀之間的關(guān)系可以根據(jù)收縮率而改 變。為了形成高質(zhì)量吞吐量，隨著收縮率的提高，入口和擴散器的幾何形狀可能會變得越來 越重要。在實施例中，轉(zhuǎn)子參數(shù)在本發(fā)明中可能很重要，例如葉片和表面的形狀(可以在 葉片的上下表面上形成渦流)。在實施例中，鉆孔可能是一個因素，其中鉆頭可以從外側(cè)穿 透以增加來自外部環(huán)境空氣的流量，或者用鉆孔進行調(diào)校以引入環(huán)境空氣并改變渦流。在 實施例中，更加復雜的入口形狀可能是一個因素，例如各種幾何形狀的組合，用多邊形截取 懸鏈曲面，采用二次曲面函數(shù)并將其用在橢圓表面上形成通風良好的空氣動力學形狀(例 如鯊魚鱗片形、單層或多層凹陷、鯨須狀等)。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電 渦輪機中使用的噴嘴。噴嘴可以具有前緣以及在噴嘴的前緣和喉管之間的入口曲率；其中 噴嘴的前緣和入口曲率適于聚焦入口區(qū)域內(nèi)空氣粒子的動量矢量以有利于噴嘴內(nèi)的空氣 流動。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列。轉(zhuǎn)子可以被 設(shè)置用于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)運行，其中轉(zhuǎn)子包括葉片上的復雜構(gòu)形的渦流生成設(shè)備。轉(zhuǎn) 子可以被設(shè)置用于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)運行，其中轉(zhuǎn)子可以包括相對于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)平面的小 角度。例如該角度小于大約4度。在實施例中，轉(zhuǎn)子可以是可變慣量的轉(zhuǎn)子，其中如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)量被集中在轂周圍， 那么用于啟動轉(zhuǎn)子的慣量就較小。在實施例中，轉(zhuǎn)子包括彈簧上的葉片以在不同的轉(zhuǎn)速下 提供變化的慣量。在實施例中，擴散器的幾何形狀可能是一個因素，例如出口角度，擴散器 長度，將擴散器切分為兩半、四分之一等，提高擴散器效率，擴散器形狀，徑向渦流等。在實 施例中，入口幾何形狀和擴散器幾何形狀之間的關(guān)系可以根據(jù)收縮率而改變。為了形成高 質(zhì)量吞吐量，隨著收縮率的提高，入口和擴散器的幾何形狀可能會變得越來越重要。
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在實施例中，轉(zhuǎn)子可以利用可變?nèi)~片，例如開始具有六個葉片，并隨后激活致動器 或基于壓力的開關(guān)以允許某些葉片收起，目的是為了減少有效葉片的總數(shù)量。安裝在上層 結(jié)構(gòu)內(nèi)的模塊可以包括噴嘴結(jié)構(gòu)、單個或多個能量捕獲設(shè)備、單個或多個流動增強表面結(jié) 構(gòu)等。上層結(jié)構(gòu)中的模塊和模塊元件可以是“即插即用”設(shè)備，允許在線或離線地維修或重 新裝配陣列部件。模塊噴嘴的幾何形狀可以根據(jù)唯一的入口 _喉管的幾何形狀、出口的幾 何形狀、體積比和流體動力學的修正理論進行優(yōu)化以最大化平面利用、最小化前向和入口 超壓、生成并加速具有至少一個優(yōu)化帶的高百分比流動以使流動的建立最大化等。在實施例中，模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)置對于本發(fā)明可能是很重要的。例如，模塊可以是獨立 地組裝在一起的集成裝置，其中上層結(jié)構(gòu)元件被連接至模塊，并隨后將所有部分連接在一 起。噴嘴另外還可以被實施為單級或多級結(jié)構(gòu)，包括在模塊內(nèi)部或外部給流體流動再次加 速或加壓用于在能量生成中進一步利用。模塊能量轉(zhuǎn)換可以包括多種動能轉(zhuǎn)換設(shè)備，例如 單葉片或多葉片轉(zhuǎn)子或者用于動能轉(zhuǎn)換的其他設(shè)備，與用于生成可用功率形式的設(shè)備例如 發(fā)電機、變速箱和發(fā)電機、多級發(fā)電機以及可用形式的供電電路等相連以控制負載參數(shù)，轉(zhuǎn) 換設(shè)備在這些負載參數(shù)下運行，然后將生成的功率通過可以想到的任何終端使用設(shè)備轉(zhuǎn)換 或調(diào)制為可用形式，例如局部電網(wǎng)、國家電網(wǎng)、蓄電站等。在實施例中，可以有野生生物保護/防堵塞系統(tǒng)例如在上層結(jié)構(gòu)上使用的相同電 極上的篩網(wǎng)，鳥類和蝙蝠在此可能會帶來問題。模塊可以是本發(fā)明的一種重要應用，其中模 塊可以是被插入陣列內(nèi)作為即插即用部件的集成元件。模塊可以包括結(jié)構(gòu)模塊、噴嘴、轉(zhuǎn) 子、發(fā)電機、變速箱、功率管理部件等。在實施例中，模塊可以具有為主噴嘴表面提供支撐的 至少一個結(jié)構(gòu)模塊，包括用于功率部件的支撐和保護。在實施例中，慣量轉(zhuǎn)子可以利用半徑 可變的配重系統(tǒng)來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)動量以提供可變的轉(zhuǎn)動慣量，其中轉(zhuǎn)子葉片和轂可以包括單級 或多級腔室。在實施例中，模塊的噴嘴部分在功率生成中可能是很重要的。在實施例中，噴嘴陣列和陣列設(shè)置可能是本發(fā)明的重要應用，其中在陣列結(jié)構(gòu)中 可能是有利的。在實施例中，根據(jù)噴嘴收縮的水平，不同類型的單弧和多弧曲率均可使用， 例如專門用于低收縮率的單弧徑向或橢圓形曲率，在低收縮率或中收縮率使用的兩種徑向 函數(shù)的單弧交集，基于由本發(fā)明的方法部分中介紹的動量分布的矢量差值確定的弧形部分 的單弧實現(xiàn)，用于較高收縮率的多弧和單體或多體托板等。該曲率還可以根據(jù)其相對于邊 界多邊形和喉管中心的角坐標而改變。在實施例中，模塊可以被設(shè)置在陣列內(nèi)以覆蓋陣列平面的絕大部分。在實施例中， 本發(fā)明結(jié)構(gòu)中擴散的幾何形狀可以以入口對擴散部分的收縮率的比值為基礎(chǔ)，該比值可得 到收縮體積到擴散體積的體積比函數(shù)，其中體積比隨著收縮率而增加。在實施例中，可以提 供陣列上層結(jié)構(gòu)和陣列安裝，其中陣列上層結(jié)構(gòu)可以包括功率傳輸和管理以及控制部件、 模塊結(jié)構(gòu)支撐元件、陣列支撐結(jié)構(gòu)等。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機 中使用的噴嘴，其中噴嘴可以包括網(wǎng)絡(luò)化或分布式的功率控制和傳輸。在實施例中，陣列參數(shù)可以包括模塊的最優(yōu)數(shù)量，其中參數(shù)可以包括切向風力負 載、積冰、慣量分量、制造轉(zhuǎn)子的成本、載荷、發(fā)電量、覆蓋面積、噴嘴深度、高度和深度的折 衷等。與安裝有關(guān)地，可以設(shè)有能量存儲。由于來源的可變性，因此可能希望具有用于風能 機械的成本有效的能量存儲方法。在其最簡單的形式中，存儲/恢復設(shè)備可以包括加壓優(yōu) 選介質(zhì)的方法，用于存儲壓縮介質(zhì)的壓力容器，用于回收通過用控制到渦輪機的流量的方法壓縮而釋放的熱能的輔助外部壓力容器，用于根據(jù)電網(wǎng)要求在主容器內(nèi)釋放加壓介質(zhì)的 控制閥，至少一個渦流管，流體腔，用于將熱流和冷流的熱性質(zhì)傳導或輸送至流體腔內(nèi)的設(shè) 備，流體腔內(nèi)用于增加流體中的動能比例的多個嵌入式噴嘴，用于控制和管理源于壓力系 統(tǒng)的功率的設(shè)備，用于收集得到的所有動能并將功率傳送至電網(wǎng)的設(shè)備等。在實施例中，上層結(jié)構(gòu)參數(shù)可能代表了本發(fā)明的重要應用，例如模塊方式，應用于 陣列上層結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)架；與給定模塊形狀的集成；與功率結(jié)構(gòu)的集成。噴嘴入口的幾何 形狀也可以在本發(fā)明中扮演重要角色，例如前緣的幾何形狀、曲率、入口長度、出口的幾何 形狀等。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴，例如被優(yōu)化用 于前緣的幾何形狀、用于曲率等。在實施例中，初始入口動量矢量可以被示意性地表示。在 實施例中，入口幾何形狀的設(shè)計可以造成具有相對較短擴散器的非理想角度。在實施例中，電力系統(tǒng)可能代表了本發(fā)明的重要應用，例如上層結(jié)構(gòu)內(nèi)的電力分 配；動態(tài)電壓調(diào)制；高壓處理等。在實施例中，本發(fā)明可以包括多種加工和功能部件，例如 定向陣列，用于使空氣加速進入陣列元件內(nèi)的噴嘴，將流體動能轉(zhuǎn)換為機械能的轉(zhuǎn)子電機， 用于將機械能轉(zhuǎn)換為可用速率或控制加至設(shè)備進行動能轉(zhuǎn)換的負載以允許在最優(yōu)范圍內(nèi) 進行能量轉(zhuǎn)換過程的齒輪箱，將機械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機，能量存儲，用于將產(chǎn)生的能量 轉(zhuǎn)換或調(diào)制為所需形式的設(shè)備，子站和電網(wǎng)接口，燃料電池負載等。在實施例中，模塊或陣 列可以設(shè)有將其自身相對于流體流動定向的方式。例如，可以設(shè)置尾部用于構(gòu)件的自定向， 例如設(shè)置在將模塊或陣列旋轉(zhuǎn)至風向的旋轉(zhuǎn)支撐軸上的尾部，或者噴嘴或陣列的結(jié)構(gòu)可以 用帶來更多定向性質(zhì)的方式構(gòu)造。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中電力負 載管理設(shè)備可以被設(shè)置用于管理與陣列的不同發(fā)電部件相關(guān)聯(lián)的可變電力負載。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中陣列可 以包括功率控制。在實施例中，鉆孔可能是一個因素，其中鉆頭可以從外側(cè)穿透以增加來自 外部環(huán)境空氣的流量，或者用鉆孔進行調(diào)校以引入環(huán)境空氣并改變渦流。在實施例中，更加 復雜的入口形狀可能是一個因素，例如各種幾何形狀的組合，用多邊形截取懸鏈曲面，采用 二次曲面函數(shù)并將其用在橢圓表面上形成通風良好的空氣動力學形狀(例如鯊魚鱗片形、 單層或多層凹陷、鯨須狀等)。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機中使用 的噴嘴。噴嘴可以具有前緣以及在噴嘴的前緣和喉管之間的入口曲率；其中噴嘴的前緣和 入口曲率適于聚焦入口區(qū)域內(nèi)空氣粒子的動量矢量以有利于噴嘴內(nèi)的空氣流動。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中陣列可 以包括功率轉(zhuǎn)換元件、功率管理元件等。功率轉(zhuǎn)換和管理元件被連接至工頻轉(zhuǎn)換機構(gòu)和調(diào) 制機構(gòu)中的至少一種，將生成的功率準備好用于存儲、傳輸和使用中的至少一種。工頻轉(zhuǎn)換 機構(gòu)和調(diào)制機構(gòu)中的至少一種是由LVDC轉(zhuǎn)換器、HVAC轉(zhuǎn)換器、LVDC頻率轉(zhuǎn)換器和HVAC頻 率轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的組中的一種。功率管理是局部和全局當中的至少一種。功率轉(zhuǎn)換和功率管 理元件采用功率二極管、晶間管、晶體管、功率場效應晶體管和絕緣柵雙極型晶體管中的至 少一種。功率轉(zhuǎn)換和功率管理元件操作所述陣列用于定速發(fā)電。功率轉(zhuǎn)換和功率管理元件 操作所述陣列用于變速發(fā)電。功率轉(zhuǎn)換和功率管理由電子設(shè)備執(zhí)行。功率轉(zhuǎn)換和功率管理 由機械設(shè)備執(zhí)行等。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴可以將來自風的動能轉(zhuǎn)換為電能和機械能中的至少一種。在實施例中，用轉(zhuǎn)換機構(gòu)進行所述 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括DC直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機械、AC直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機械、飛輪、發(fā)電機、變速箱/齒 輪箱、同步單輸入DC旋轉(zhuǎn)機械、同步單輸入AC旋轉(zhuǎn)機械、異步單輸入DC機械、異步單輸入 AC機械、異步雙輸入DC機械、異步雙輸入AC機械、感應式單輸入DC機械、感應式單輸入AC 機械、感應式雙輸入DC機械、感應式雙輸入AC機械、MHD DC旋轉(zhuǎn)機械、MHD AC旋轉(zhuǎn)機械、磁 懸浮DC旋轉(zhuǎn)機械、磁懸浮AC旋轉(zhuǎn)機械、低速DC旋轉(zhuǎn)機械、低速AC旋轉(zhuǎn)機械、中速DC旋轉(zhuǎn) 機械、中速AC旋轉(zhuǎn)機械、高速DC旋轉(zhuǎn)機械、高速AC旋轉(zhuǎn)機械、變速DC旋轉(zhuǎn)機械、變速AC旋 轉(zhuǎn)機械、定速DC旋轉(zhuǎn)機械、定速AC旋轉(zhuǎn)機械、變頻DC旋轉(zhuǎn)機械、變頻AC旋轉(zhuǎn)機械、定頻DC 旋轉(zhuǎn)機械、定頻AC旋轉(zhuǎn)機械、鼠籠繞組式DC旋轉(zhuǎn)機械、鼠籠繞組式AC旋轉(zhuǎn)機械、永磁DC旋 轉(zhuǎn)機械、永磁AC旋轉(zhuǎn)機械、自激勵DC旋轉(zhuǎn)機械、自激勵AC旋轉(zhuǎn)機械、超導DC或AC旋轉(zhuǎn)機 械、超導AC旋轉(zhuǎn)機械、1-n相的DC旋轉(zhuǎn)機械、1-n相的AC旋轉(zhuǎn)機械、無芯的DC旋轉(zhuǎn)機械、無 芯的AC旋轉(zhuǎn)機械、振動機構(gòu)和基于勢能的機構(gòu)中的至少一種。轉(zhuǎn)換機構(gòu)由電子或機械式功 率控制管理設(shè)備中的至少一種進行控制。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴可 以轉(zhuǎn)速和負載管理設(shè)備，其中轉(zhuǎn)速管理優(yōu)化轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、功率轉(zhuǎn)換和空氣動力學損失之間的 關(guān)系。轉(zhuǎn)速管理設(shè)備包括用于以變速或定速來操作機械的機構(gòu)。轉(zhuǎn)速機構(gòu)可以是電子機構(gòu) 或機械機構(gòu)。負載管理設(shè)備包括對加至轉(zhuǎn)子或發(fā)電機的負載的電力負載管理或機械負載管 理。電力負載管理可以利用供電電路進行。機械負載管理可以利用變速箱、齒輪箱、齒輪、 CVT或外加場類型進行。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴可 以包括功率轉(zhuǎn)換管理元件。功率轉(zhuǎn)換管理元件可以被連接至工頻轉(zhuǎn)換機構(gòu)、工頻調(diào)制機構(gòu)、 LVDC到HVAC的轉(zhuǎn)換器以及LVDC到HVAC的頻率轉(zhuǎn)換器中的至少一種，將生成的功率準備好 用于存儲、傳輸和使用中的至少一種。功率轉(zhuǎn)換管理元件可以是局部的或全局的。功率轉(zhuǎn) 換管理元件采用功率二極管、晶間管、晶體管、功率場效應晶體管和絕緣柵雙極型晶體管中 的至少一種。功率轉(zhuǎn)換管理元件可以操作所述陣列用于定速發(fā)電、變速發(fā)電等。在實施例 中，功率管理可以由機械設(shè)備進行。在實施例中，噴嘴結(jié)構(gòu)的詳細應用對本發(fā)明可能是很重要的，其中現(xiàn)有技術(shù)和本 發(fā)明之間的不同可以包括對圖中旋轉(zhuǎn)體的多邊形截取以形成下面的幾何形狀，前緣(LE) 幾何形狀作為由入口長度、曲率和前緣角度相對于收縮而約束/確定，使用入口和約束參 數(shù)來確定擴散器的幾何形狀等。在實施例中，本發(fā)明可以使用特定的噴嘴幾何形狀來將收縮下方的流動加速至其 理論速度增加的高百分比。在實施例中，噴嘴可以是串聯(lián)的，例如在喉管中向后嵌套的噴 嘴，其中喉管以內(nèi)的噴嘴可以非常接近于理論增加水平。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于 在風力發(fā)電渦輪機中使用的噴嘴。噴嘴可以具有被設(shè)置用于根據(jù)入口區(qū)域內(nèi)的動量矢量來 優(yōu)化氣流的入口幾何形狀，其中動量矢量可以得自于和噴嘴前緣角度的相互作用，噴嘴可 以被設(shè)置用于產(chǎn)生動量矢量以在與噴嘴前緣相互作用之后清理噴嘴的喉管等。在實施例中，平面使用的優(yōu)化可以通過基本的二次表面幾何形狀來實現(xiàn)，其中噴 嘴入口和出口的幾何形狀通過(關(guān)于兩坐標軸)不對稱的旋轉(zhuǎn)雙曲面在垂直正交或魯洛多 邊形邊界處截頭而形成。在實施例中，擴散器的幾何形狀可能是一個因素，例如出口角度，
33擴散器長度，將擴散器切分為兩半、四分之一等，提高擴散器效率，擴散器形狀，徑向渦流 等。在實施例中，入口幾何形狀和擴散器幾何形狀之間的關(guān)系可以根據(jù)收縮率而改變。為 了形成高質(zhì)量吞吐量，隨著收縮率的提高，入口和擴散器的幾何形狀可能會變得越來越重 要。在實施例中，轉(zhuǎn)子參數(shù)在本發(fā)明中可能很重要，例如葉片和表面的形狀(可以在葉片的 上下表面上形成渦流)。在實施例中，旋轉(zhuǎn)雙曲面的多邊形截取可以允許噴嘴以可變的入口曲率來覆蓋多 邊形的入口區(qū)域同時具有有效的動量聚焦在圓形結(jié)構(gòu)上并且擴展至精確地類似于多邊形 出口區(qū)域。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列。轉(zhuǎn)子可以被 設(shè)置用于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)運行，其中轉(zhuǎn)子包括葉片上的復雜構(gòu)形的渦流生成設(shè)備。轉(zhuǎn) 子可以被設(shè)置用于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)運行，其中轉(zhuǎn)子可以包括相對于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)平面的小 角度。例如該角度小于大約4度。在實施例中，轉(zhuǎn)子可以是可變慣量的轉(zhuǎn)子，其中如果轉(zhuǎn)子 的質(zhì)量被集中在轂周圍，那么用于啟動轉(zhuǎn)子的慣量就較小。在實施例中，轉(zhuǎn)子包括彈簧上的 葉片以在不同的轉(zhuǎn)速下提供變化的慣量。關(guān)于出口，它可以通過截取不對稱的懸鏈曲面或線性元件而成形。在實施例中，轉(zhuǎn) 子可以利用可變?nèi)~片，例如開始具有六個葉片，并隨后激活致動器或基于壓力的開關(guān)以允 許某些葉片收起，目的是為了減少有效葉片的總數(shù)量。在實施例中，模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)置對于本 發(fā)明可能是很重要的。例如，模塊可以是獨立地組裝在一起的集成裝置，其中上層結(jié)構(gòu)元件 被連接至模塊，并隨后將所有部分連接在一起。在這方面，全局(例如用于整個噴嘴和噴嘴 內(nèi)的邊界區(qū)域)收縮率以及由此所得的正多邊形截頭參數(shù)由以下公式給出r = Ai/At,或者π(Μ)2 m (n/4)cot(z/n)其中η是側(cè)面編號，s是側(cè)面長度，r是收縮率，而dt是所需的喉管直徑。所得的幾何形狀可以由以下參數(shù)約束，目的是為了確保通過噴嘴的高質(zhì)量流量。 用于收縮區(qū)域曲率的徑向或懸鏈線函數(shù)的初始角度LE值通過利用徑向弧方法就能夠以其 最簡單形式被二維地確定并且通過以下公式中i的收斂而得到，
.S(d, -d.)i =-VllZ^和j J'- ^-d,)
tan汐其中θ =由初始前緣入射角得到的矢量i =從前緣到喉管的入口長度Cl1=入 口直徑dt=喉管直徑根據(jù)收縮率的值y，這可能是懸鏈線、徑向、橢圓或截頭徑向、截頭橢圓或其組合的 收縮/收斂部分。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴。噴嘴可以適 合在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用，其中所述噴嘴入口的最優(yōu)曲率在其最簡形式中被二維地確定，在此情況下，對于 i = (. 5 (Cl1-Clt)) / (Ι/sin θ - (1/sin θ 2-1) ■5)和 i = (dt_. 5 (dfcQ) / (tan θ)，徑向弧由I的初始前緣角度值的收斂給出，并且其中θ是由初始前緣入射角得到 的矢量，i是從前緣到喉管的入口長度，Cl1 =入口直徑，而dt =喉管直徑。該優(yōu)化可以被二 維或三維地應用于懸鏈線、徑向、橢圓或截頭徑向、截頭橢圓、函數(shù)或其組合。i值收斂的幾何形狀可以全局地應用在得自i邊界最大值或某種較低的i邊界值 的入口上。在實施例中，陣列參數(shù)可以包括模塊的最優(yōu)數(shù)量，其中參數(shù)可以包括切向風力負 載、積冰、慣量分量、制造轉(zhuǎn)子的成本、載荷、發(fā)電量、覆蓋面積、噴嘴深度、高度和深度的折 衷等。在實施例中，上層結(jié)構(gòu)參數(shù)可能代表了本發(fā)明的重要應用，例如模塊方式，應用于陣 列上層結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)架；與給定模塊形狀的集成；與功率結(jié)構(gòu)的集成。在實施例中，電力系 統(tǒng)可能代表了本發(fā)明的重要應用，例如上層結(jié)構(gòu)內(nèi)的電力分配；動態(tài)電壓調(diào)制；高壓處理 等。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中電力負載管理 設(shè)備可以被設(shè)置用于管理與陣列的不同發(fā)電部件相關(guān)聯(lián)的可變電力負載。在加壓狀態(tài)下研究出的現(xiàn)有“最優(yōu)”入口曲率表明用于徑向噴嘴的最佳曲率無論 收縮率如何都是來自于圓形的在1.8到2d之間的弧形部分，其中d是喉管的直徑。這樣的 曲率可以在入口區(qū)域造成很大一部分的可用質(zhì)量的損失。關(guān)于噴嘴的擴散部分，可以使用從喉管到出口的角度值來確定擴散長度對收縮長 度的體積比。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中陣列 可以包括功率轉(zhuǎn)換元件、功率管理元件等。功率轉(zhuǎn)換和管理元件被連接至工頻轉(zhuǎn)換機構(gòu)和 調(diào)制機構(gòu)中的至少一種，將生成的功率準備好用于存儲、傳輸和使用中的至少一種。工頻轉(zhuǎn) 換機構(gòu)和調(diào)制機構(gòu)中的至少一種是由LVDC轉(zhuǎn)換器、HVAC轉(zhuǎn)換器、LVDC頻率轉(zhuǎn)換器和HVAC 頻率轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的組中的一種。功率管理是局部和全局當中的至少一種。功率轉(zhuǎn)換和功率 管理元件采用功率二極管、晶間管、晶體管、功率場效應晶體管和絕緣柵雙極型晶體管中的 至少一種。所述二次函數(shù)可以被限定邊界以形成η種結(jié)構(gòu)的表面例如鱗片或凹孔，或者能夠 作為褶皺或凹陷或向后截頭的凹陷被全局地應用在表面上。在實施例中，本發(fā)明可以提供 適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴可以轉(zhuǎn)速和負載管理設(shè)備，其中轉(zhuǎn)速管理 優(yōu)化轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、功率轉(zhuǎn)換和空氣動力學損失之間的關(guān)系。轉(zhuǎn)速管理設(shè)備包括用于以變速或 定速來操作機械的機構(gòu)。轉(zhuǎn)速機構(gòu)可以是電子機構(gòu)或機械機構(gòu)。負載管理設(shè)備包括對加至 轉(zhuǎn)子或發(fā)電機的負載的電力負載管理或機械負載管理。電力負載管理可以利用供電電路進 行。機械負載管理可以利用變速箱、齒輪箱、齒輪、CVT或外加場類型進行。在實施例中，本發(fā)明可以提供適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴。噴嘴可以包 括可變的壁部剖面，例如壁部剖面采用線性凹陷。噴嘴可以包括復雜的壁部構(gòu)形。其中復雜 的壁部構(gòu)形提供最大化結(jié)構(gòu)性質(zhì)、最小化材料使用以及最小化材料重量中的至少一種。復 雜的壁部構(gòu)形可以具有均勻的圓形剖面和多邊形剖面等。在實施例中，本發(fā)明可以提供適 于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴可以包括功率轉(zhuǎn)換管理元件。功率轉(zhuǎn)換管理 元件可以被連接至工頻轉(zhuǎn)換機構(gòu)、工頻調(diào)制機構(gòu)、LVDC到HVAC的轉(zhuǎn)換器以及LVDC到HVAC 的頻率轉(zhuǎn)換器中的至少一種，將生成的功率準備好用于存儲、傳輸和使用中的至少一種。在實施例中，可以提供性能特征。在實施例中，噴嘴結(jié)構(gòu)的詳細應用對本發(fā)明可 能是很重要的，其中現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明之間的不同可以包括對圖中旋轉(zhuǎn)體的多邊形截取以形成下面的幾何形狀，前緣幾何形狀作為由入口長度、曲率和前緣角度相對于收縮而約束/ 確定，使用入口和約束參數(shù)來確定擴散器的幾何形狀等。在實施例中，本發(fā)明可以使用特定 的噴嘴幾何形狀來將收縮下方的流動加速至其理論速度增加的高百分比?，F(xiàn)有技術(shù)中公知的伯努利方程介紹了流體流過收縮區(qū)的連續(xù)的壓力-速度關(guān)系， 其中收縮率導致問題中由KE(U)和內(nèi)部能量(ρ)限定的質(zhì)量有相等的加速度改變。在實施 例中，平面使用的優(yōu)化可以通過基本的二次表面幾何形狀來實現(xiàn)，其中噴嘴入口和出口的 幾何形狀通過(關(guān)于兩坐標軸)不對稱的旋轉(zhuǎn)雙曲面在垂直正交或魯洛多邊形邊界處截頭 而形成。在實施例中，旋轉(zhuǎn)雙曲面的多邊形截取可以允許噴嘴以可變的入口曲率來覆蓋多 邊形的入口區(qū)域同時具有有效的動量聚焦在圓形結(jié)構(gòu)上并且擴展至精確地類似于多邊形 出口區(qū)域。關(guān)于出口，它可以通過截取不對稱的懸鏈曲面或線性元件而成形。對于噴嘴外部的質(zhì)量損失會因此而在基于以下情況的速度測量中顯而易見，其中 最大質(zhì)量流速是Mdotmax = Pu1A1，而Mdotaetual = PuaA2，喉管處的質(zhì)量損失％ = UaA2Ai1A1 = Mdota。tual/Mdotmax，由此噴嘴的質(zhì)量效率能夠根據(jù)實際的速度測量值進行判斷。而噴嘴質(zhì)量流量可以被表示為功率的函數(shù)。因此相同的質(zhì)量損失率能夠在速度情 況中加以確定。所得的幾何形狀可以由以下參數(shù)約束，目的是為了確保通過噴嘴的高質(zhì)量 流量。用于收縮區(qū)域曲率的徑向或懸鏈線函數(shù)的初始角度LE值通過利用徑向弧方法就能 夠以其最簡單形式被二維地確定并且通過i的收斂而得到。關(guān)于以上介紹的用于該噴嘴類型的最優(yōu)質(zhì)量流量性能范圍的結(jié)構(gòu)參數(shù)，詳細地列 舉在下表中用于質(zhì)量產(chǎn)量和測量值范圍可變的構(gòu)件的最優(yōu)參數(shù)表
權(quán)利要求
一種系統(tǒng)，包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列包括可變尺寸的噴嘴。
2.一種系統(tǒng)，包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列包括具有不同 類型的多個噴嘴。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中的不同涉及用于多個噴嘴之一的收縮比和用于多個 噴嘴之一的發(fā)電特性中的至少一種。
4.一種系統(tǒng)，包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列包括多個噴嘴， 噴嘴具有用截頭的懸鏈曲面表示的形狀，并且多個噴嘴中的每一個都被成形為有助于其入 口處的空氣流動。
5.一種系統(tǒng)，包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列是入口形狀可 變的噴嘴壓縮陣列。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述入口形狀包括六邊形的入口形狀。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述入口形狀包括三角形的入口形狀。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述入口形狀包括正方形的入口形狀。
9.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述入口形狀包括八邊形的入口形狀。
10.一種系統(tǒng)，包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列包括處于不同 高度的類型可變的多個噴嘴。
11.一種系統(tǒng)，包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列中處于較高高 度的至少部分噴嘴比處于較低高度的至少另一部分噴嘴更大。
12.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中處于較高高度的所述多個噴嘴中的至少一部分與處于較低高度的所述多個噴嘴 中的至少另一部分相比具有更低的收縮。
13.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列， 其中所述陣列包括自定向噴嘴。
14.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列包括設(shè)有非機械化元件的自定向噴嘴，非機械化元件利用氣流來定向噴嘴。
15.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列包括在陣列內(nèi)的不同位置處具有獨立定向的自定向噴嘴。
16.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列包括相對于氣流方向串聯(lián)設(shè)置的噴嘴。
17.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列， 其中所述陣列包括嵌套串聯(lián)設(shè)置的噴嘴。
18.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列包括用聚碳酸酯熱泡沫塑料制成的噴嘴。
19.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列包括用從聚合物、纖維/樹脂復合材料、復合泡沫塑料、閉孔泡沫塑料和 開孔泡沫塑料構(gòu)成的組中選出的材料制成的噴嘴。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中選擇材料的目的是為了降低噴嘴的成本。
21.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列， 其中所述陣列在不同高度處的寬度可變。
22.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列， 其中所述陣列包括能夠朝向氣流豎直分量的噴嘴。
23.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列被設(shè)置成，使得多個類似陣列位于矩陣結(jié)構(gòu)內(nèi)。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述矩陣被實施為棋盤模式。
25.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述矩陣被實施為菱形模式。
26.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述矩陣被實施為規(guī)則模式。
27.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述矩陣被實施為不規(guī)則模式。
28.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述矩陣被實施為曲面模式。
29.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述矩陣被實施為填充模式。
30.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，進一步包括提供電力負載管理設(shè)備，用于管理與所述陣列的不同發(fā)電部件相關(guān)聯(lián)的可 變電力負載。
31.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，以及機械負載管理設(shè)備，其管理與所述陣列的不同發(fā)電部件相關(guān)聯(lián)的可變電力負載。
32.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列， 多個轉(zhuǎn)子，每一個轉(zhuǎn)子都被連接至其中的至少一個噴嘴，以及 多個葉片，每一個葉片都被連接至其中的一個轉(zhuǎn)子，其中所述陣列中噴嘴轉(zhuǎn)子上的葉片數(shù)量從至少一個噴嘴到至少另一個噴嘴會有所改變。
33.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列， 其中所述陣列的深度小于或等于所述陣列的寬度。
34.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列， 其中所述陣列的高度大于或等于所述陣列的寬度。
35.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述陣列的高度是所述陣列寬度的大約1.25倍以上。
36.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述陣列的高度是所述陣列寬度的大約2倍以上。
37.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列， 其中所述陣列由可伸縮的模塊上層結(jié)構(gòu)支撐。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮的模塊上層結(jié)構(gòu)是采用了從由立體構(gòu) 架類型、測地線和正交性構(gòu)成的組中選出的形狀的模塊裝置。
39.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮的模塊上層結(jié)構(gòu)是集成了噴嘴結(jié)構(gòu)的 類型，該類型是基于柔性壓力的集成結(jié)構(gòu)和剛性單元集成結(jié)構(gòu)中的至少一種。
40.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮的模塊上層結(jié)構(gòu)是懸掛型的上層結(jié)構(gòu)。
41.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮的模塊上層結(jié)構(gòu)由比空氣更輕的機構(gòu) 支撐。
42.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮的模塊上層結(jié)構(gòu)被連接設(shè)備連接。
43.如權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述連接設(shè)備是焊接、粘結(jié)、接觸熔合設(shè)備和鎖定 機構(gòu)中的至少一種。
44.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮的模塊上層結(jié)構(gòu)包括能夠被現(xiàn)場組裝 的結(jié)構(gòu)部件和連接器。
45.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮的模塊上層結(jié)構(gòu)及其元件具有復雜的 局部和全局的三維構(gòu)形。
46.如權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中所述構(gòu)形使承載性質(zhì)最大化。
47.如權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中所述構(gòu)形使材料使用和材料重量中的至少一種最 小化。
48.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮模塊上層結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)元件具有均勻 的圓形剖面、多邊形剖面、橢圓形剖面、正方形剖面、三角形剖面和η點的星形剖面中的至 少一種。
49.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮模塊上層結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)元件具有的可 變剖面包括線性凹陷變形能力、徑向曲率變形能力、橢圓形曲率變形能力和正方形變形能 力中的至少一種。
50.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮模塊上層結(jié)構(gòu)的元件是桁架型的可變硬度結(jié)構(gòu)。
51.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮模塊上層結(jié)構(gòu)的元件包括聚合物、復 合材料、金屬泡沫材料、復合泡沫材料和合金中的至少一種。
52.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮模塊上層結(jié)構(gòu)的元件相對于承載性質(zhì) 和結(jié)構(gòu)性質(zhì)中的至少一種是可變的類型。
53.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮模塊上層結(jié)構(gòu)的元件相對于承載性質(zhì)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)中的至少一種是相同的類型。
54.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮模塊上層結(jié)構(gòu)的元件被可變地調(diào)節(jié)為 用于陣列內(nèi)局部承載參數(shù)的最低成本方案。
55.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮模塊上層結(jié)構(gòu)是剛性的。
56.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮模塊上層結(jié)構(gòu)具有全局的撓曲機構(gòu)以 適應變化的負載。
57.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可伸縮模塊上層結(jié)構(gòu)具有局部的撓曲機構(gòu)以 適應變化的負載。
58.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列包括網(wǎng)絡(luò)化的功率控制。
59.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率控制包括包括功率傳輸。
60.如權(quán)利要求59所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率傳輸被集成到結(jié)構(gòu)部件內(nèi)。
61.如權(quán)利要求59所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率傳輸在結(jié)構(gòu)部件以外。
62.如權(quán)利要求59所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率傳輸包括利用支線和干線網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)以及直流發(fā)電機-主干線連接結(jié)構(gòu)中的至少一種結(jié)構(gòu)使阻抗損耗最小化的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)形。
63.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率控制為了性能、維護和更換中 的至少一種原因而優(yōu)化陣列內(nèi)的功率生成并監(jiān)測陣列內(nèi)的功率生成。
64.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率控制動態(tài)地管理用于多個陣列 中至少一個的負載需求。
65.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率控制使用從由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳 算法、模糊算法和隨機預測_校正反饋回路構(gòu)成的組中選出的優(yōu)化方法以提供最大化輸出 和最小化損耗中的至少一種。
66.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率控制使用專用通信系統(tǒng)、路由 系統(tǒng)和分布式通信系統(tǒng)中的至少一種來控制多個陣列中的至少一個內(nèi)的各個網(wǎng)絡(luò)元件。
67.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率控制采用數(shù)字控制。
68.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率控制采用模擬控制。
69.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率控制采用包括電子芯片和電子 邏輯中至少一種的電子電路。
70.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率控制使用集中、并行和分布式 處理中的至少一種。
71.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率控制是硬連線的。
72.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)化的功率控制是無線的。
73.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列包括功率轉(zhuǎn)換和功率管理元件。
74.如權(quán)利要求73所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換和管理元件被連接至工頻轉(zhuǎn)換機構(gòu) 和調(diào)制機構(gòu)中的至少一種，將生成的功率準備好用于存儲、傳輸和使用中的至少一種。
75.如權(quán)利要求74所述的系統(tǒng)，其中所述工頻轉(zhuǎn)換機構(gòu)和調(diào)制機構(gòu)中的至少一種是由LVDC轉(zhuǎn)換器、HVAC轉(zhuǎn)換器、LVDC頻率轉(zhuǎn)換器和HVAC頻率轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的組中的一種。
76.如權(quán)利要求73所述的系統(tǒng)，其中所述功率管理是局部和全局當中的至少一種。
77.如權(quán)利要求73所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換和功率管理元件采用功率二極管、 晶閘管、晶體管、功率場效應晶體管和絕緣柵雙極型晶體管中的至少一種。
78.如權(quán)利要求73所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換和功率管理元件操作所述陣列用于 定速發(fā)電。
79.如權(quán)利要求73所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換和功率管理元件操作所述陣列用于 變速發(fā)電。
80.如權(quán)利要求73所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換和功率管理由電子設(shè)備執(zhí)行。
81.如權(quán)利要求73所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換和功率管理由機械設(shè)備執(zhí)行。
82.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于由空氣流動產(chǎn)生電力的噴嘴陣列，其中所述陣列包括適用于極端條件的噴嘴。
83.如權(quán)利要求82所述的系統(tǒng)，其中對于極端條件的適應包括用于允許陣列承受地震 的機構(gòu)。
84.如權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，其中所述機構(gòu)是流體基底、回轉(zhuǎn)儀機構(gòu)、樞軸機構(gòu)和頻 率阻尼機構(gòu)中的至少一種。
85.如權(quán)利要求82所述的系統(tǒng)，其中對于極端條件的適應包括用于允許承受5級臺風 的機構(gòu)。
86.如權(quán)利要求82所述的系統(tǒng)，其中對于極端條件的適應包括用于允許所述陣列的部 分結(jié)構(gòu)退化的機構(gòu)。
87.如權(quán)利要求82所述的系統(tǒng)，其中對于極端條件的適應包括用于給所述陣列除冰的 機構(gòu)。
88.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括設(shè)置用于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)運行的轉(zhuǎn)子，其中所述轉(zhuǎn)子被設(shè)置為具有變化的慣量數(shù)值。
89.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括設(shè)置用于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)運行的轉(zhuǎn)子，其中所述轉(zhuǎn)子包括彈簧上的葉片以在不同的轉(zhuǎn)速下提供變化的慣量。
90.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括設(shè)置用于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)運行的轉(zhuǎn)子，其中所述轉(zhuǎn)子包括葉片內(nèi)部的流體部件以提供變化的慣量。
91.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括設(shè)置用于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)運行的轉(zhuǎn)子，其中所述轉(zhuǎn)子包括葉片上的復雜構(gòu)形的渦流生成設(shè)備。
92.如權(quán)利要求91所述的系統(tǒng)，其中所述復雜構(gòu)形是鯊魚鱗片狀構(gòu)形。
93.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括設(shè)置用于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)運行的轉(zhuǎn)子，其中所述轉(zhuǎn)子包括相對于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)平面的小角度。
94.如權(quán)利要求93所述的系統(tǒng)，其中所述角度小于大約4度。
95.如權(quán)利要求93所述的系統(tǒng)，其中所述葉片的角度是固定的。
96.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括設(shè)置用于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)運行的轉(zhuǎn)子， 其中所述轉(zhuǎn)子被設(shè)置成表現(xiàn)為可變數(shù)量的葉片。
97.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴具有被設(shè)置用于根據(jù)入口區(qū)域內(nèi)的動量矢量來優(yōu)化氣流的入口幾何形狀。
98.如權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中所述動量矢量源于與噴嘴前緣角度的相互作用。
99.如權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中所述噴嘴被設(shè)置用于產(chǎn)生動量矢量以在與噴嘴前 緣相互作用之后清理噴嘴喉管。
100.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴， 其中所述噴嘴被與至少另一個噴嘴串聯(lián)設(shè)置。
101.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴被成形為在噴嘴的入口直徑和噴嘴的喉管直徑之間具有大約為2. 75的 收縮比。
102.如權(quán)利要求101所述的系統(tǒng)，其中所述收縮比在2到4之間。
103.如權(quán)利要求101所述的系統(tǒng)，其中所述收縮比在2.5到3. 5之間。
104.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴， 其中所述噴嘴被設(shè)置為具有改變喉管直徑的能力。
105.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，以及用于調(diào)節(jié)噴嘴環(huán)境中的氣溫和密度中的至少一項以增加通過噴嘴的流量的設(shè)備。
106.如權(quán)利要求105所述的系統(tǒng)，其中調(diào)節(jié)噴嘴環(huán)境中的氣溫和密度中的至少一項包 括在噴嘴的出風口附近加熱空氣。
107.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，所述噴嘴具有前緣，其中 根據(jù)氣流相對于所述前緣的入射角來優(yōu)化所述前緣以使得源于所述前緣的氣流矢量 通常都可以清理噴嘴的喉管。
108.如權(quán)利要求107所述的系統(tǒng)，其中所述入口前緣具有不超過1.1*. 5* θ的入射角。
109.如權(quán)利要求108所述的系統(tǒng)，其中tanθ = (. 5 (D1-Dt)+Dt)/I1，其中D1是入口處 的噴嘴直徑，Dt是喉管直徑，而I1是入口長度。
110.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴入口的最優(yōu)曲率在其最簡形式中被二維地確定，在此情況下，對于i =(.5 (Cl1-Clt) )/(l/sin θ -(1/sin θ 2-1)·5)和 i = (dt_. 5 (dfcQ) / (tan θ )，徑向弧由 I 的初 始前緣角度值的收斂給出，并且其中θ是由初始前緣入射角得到的矢量，i是從前緣到喉 管的入口長度，Cl1 =入口直徑，而dt =喉管直徑。
111.如權(quán)利要求110所述的系統(tǒng)，其中該優(yōu)化可以被二維或三維地應用于懸鏈線、徑 向、橢圓或截頭徑向、截頭橢圓、函數(shù)或其組合。
112.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴， 其中所述噴嘴入口的曲率大于喉管直徑的兩倍。
113.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，所述噴嘴具有前緣以及在噴嘴的前緣和喉管之 間的入口曲率；其中噴嘴的前緣和入口曲率適于聚焦入口區(qū)域內(nèi)空氣粒子的動量矢量以有 利于噴嘴內(nèi)的空氣流動。
114.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，所述噴嘴具有前緣和入口表面，入口表面在噴 嘴的前緣和喉管之間具有入口曲率；其中噴嘴的前緣和入口曲率被根據(jù)空氣粒子在噴嘴內(nèi)的預測梯度、空氣粒子與噴嘴入 口表面相互作用時的預測能量傳輸以及空氣粒子在噴嘴內(nèi)的動量矢量的預測聚焦進行優(yōu) 化。
115.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，所述噴嘴具有前緣以及在噴嘴的前緣和喉管之 間的入口長度；其中所述噴嘴的入口長度小于所述噴嘴喉管直徑的兩倍。
116.如權(quán)利要求115所述的系統(tǒng)，其中所述入口長度小于所述喉管的直徑。
117.如權(quán)利要求116所述的系統(tǒng)，其中所述入口長度在所述喉管直徑的二分之一到大 致相等之間。
118.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，所述噴嘴具有一定的幾何形狀，其中 根據(jù)對空氣分子從噴嘴內(nèi)的密集區(qū)域移動到稀疏區(qū)域的可能性的計算來調(diào)節(jié)所述幾 何形狀。
119.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴， 其中所述噴嘴的表面包括渦流發(fā)生器。
120.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴， 其中所述噴嘴包括有助于空氣流動的通孔。
121.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴設(shè)有成形為優(yōu)化來自前緣的流動的表面。
122.如權(quán)利要求121所述的系統(tǒng)，其中表面成形是基于橢圓的二次截頭。
123.如權(quán)利要求121所述的系統(tǒng)，其中表面成形層多次截頭功能類似于η重迭代分形。
124.如權(quán)利要求121所述的系統(tǒng)，其中表面成形是基于鯊魚鱗片的形狀。
125.如權(quán)利要求121所述的系統(tǒng)，其中表面成形是基于凹陷的刻度形狀。
126.如權(quán)利要求121所述的系統(tǒng)，其中表面成形是基于鯨須形狀。
127.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中根據(jù)入口形狀、入口長度、入口前緣入射角、前緣形狀、擴散長度和擴散器長度中 的至少一項來優(yōu)化所述噴嘴。
128.如權(quán)利要求127所述的系統(tǒng)，其中所述入口前緣入射角不超過1.1*. 5* θ。
129.如權(quán)利要求128所述的系統(tǒng)，其中tanθ = (. 5 (D1-Dt)+Dt)/I1，其中D1是入口處 的噴嘴直徑，Dt是喉管直徑，而I1是入口長度。
130.如權(quán)利要求128所述的系統(tǒng)，其中所述前緣入射角處在用于2次收縮的41度到 37度之間的范圍內(nèi)。
131.如權(quán)利要求128所述的系統(tǒng)，其中對于噴嘴來說，喉管處的面積是入口面積的一 半，并且入口長度是喉管直徑的一半，前緣處的最大入射角是47度。
132.如權(quán)利要求128所述的系統(tǒng)，其中入口形狀為橢圓形或徑向弧或兩者的組合或者 是從前緣到喉管的多個橢圓或徑向弧的組合。
133.如權(quán)利要求128所述的系統(tǒng)，其中根據(jù)入口長度和擴散長度比來優(yōu)化噴嘴，其中 入口長度等于或小于喉管直徑。
134.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大于2，并且其中噴嘴被用于噴嘴陣列中。
135.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴， 其中噴嘴包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大于2。
136.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為2，并且其中擴散器的長度大于 入口長度的五倍。
137.如權(quán)利要求136所述的系統(tǒng)，其中擴散器長度和入口長度比大約為7 1。
138.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為2. 5，并且其中擴散器的長度大 于入口長度的五倍。
139.如權(quán)利要求138所述的系統(tǒng)，其中擴散器長度和入口長度比大約為9 1。
140.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為2. 75，并且其中擴散器的長度大于入口長度的五倍。
141.如權(quán)利要求140所述的系統(tǒng)，其中擴散器長度和入口長度比大約為11 1。
142.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大于約1.5，并且其中擴散器的長度大 于入口長度的五倍。
143.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中噴嘴包括收縮的入口和擴散的擴散器，并且其中擴散器的長度大于入口長度的五倍。
144.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適合于在用于由環(huán)境空氣運動而產(chǎn)生電力的渦輪機中使用的噴嘴， 其中所述噴嘴包括入口和擴散器，并且其中擴散器的長度大于入口長度的五倍。
145.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴包括擴散器，擴散器的截面具有從喉管到出口的基本為線性的側(cè)面。
146.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴， 其中擴散器的出口角小于大約4度。
147.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，所述噴嘴包括擴散器， 其中所述噴嘴具有用于在擴散器的出口附近產(chǎn)生渦流效應的設(shè)備。
148.如權(quán)利要求147所述的系統(tǒng)，其中擴散器包括用于促進渦流效應的翼片。
149.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，所述噴嘴包括擴散器， 其中所述噴嘴被設(shè)置為能夠朝向風的豎直分量。
150.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，所述噴嘴具有擴散器。
151.如權(quán)利要求150所述的系統(tǒng)，其中所述擴散器具有多邊形的出口形狀。
152.如權(quán)利要求150所述的系統(tǒng)，其中所述擴散器具有正方形的出口形狀。
153.如權(quán)利要求150所述的系統(tǒng)，其中所述噴嘴具有對稱的多邊形壁。
154.如權(quán)利要求153所述的系統(tǒng)，其中對稱的多邊形壁被截頭。
155.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴是相對于風向而自定向的。
156.如權(quán)利要求155所述的系統(tǒng)，其中所述自定向包括噴嘴上的尾部。
157.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴包括多個配重生成部件中的至少一個。
158.如權(quán)利要求157所述的系統(tǒng)，其中所述配重生成部件通過滾塑、噴塑、注塑、熱成形、層疊、真空模塑和長絲纏繞中的至少一種方法來進行制造。
159.如權(quán)利要求157所述的系統(tǒng)，其中利用從包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸 酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯醚 (PPO)、聚砜(PSU)、聚醚(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚 氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯的材料組中選出的至少一種材料來制 造所述配重生成部件。
160.如權(quán)利要求157所述的系統(tǒng)，其中利用從包括丙烯酸、芳香族聚酰胺、twaron, Kevlar, tecrmora、高熔點芳香族聚酰胺、碳、tenax、微纖維、尼龍、鏈烯烴、聚酯、聚乙烯、 dyneema、spectra、人造纖維、tencel、維尼龍、zyIon、石棉、玄武巖、礦棉、玻璃棉、復合泡沫 材料、碳泡沫材料、聚氨酯泡沫材料、聚苯乙烯泡沫材料和金屬泡沫材料的材料組中選出的 至少一種材料來制造所述配重生成部件。
161.如權(quán)利要求157所述的系統(tǒng)，其中所述配重生成部件被設(shè)計用于增強噴嘴的結(jié)構(gòu) 性質(zhì)以提供降低材料成本、降低使用材料的重量、最小化組裝時間和最小化運輸成本中的 至少一種。
162.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴包括可變的壁部剖面。
163.如權(quán)利要求162所述的系統(tǒng)，其中所述可變的壁部剖面采用線性凹陷。
164.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴包括復雜的壁部構(gòu)形。
165.如權(quán)利要求164所述的系統(tǒng)，其中所述復雜的壁部構(gòu)形提供最大化結(jié)構(gòu)性質(zhì)、最 小化材料使用以及最小化材料重量中的至少一種。
166.如權(quán)利要求164所述的系統(tǒng)，其中所述復雜的壁部構(gòu)形具有均勻的圓形剖面和多 邊形剖面中的至少一種。
167.如權(quán)利要求164所述的系統(tǒng)，其中所述復雜的壁部構(gòu)形提供的可變剖面具有利用 了線性凹陷、大致徑向彎曲、大致橢圓形彎曲和大致正方形彎曲中的至少一種的變形能力。
168.如權(quán)利要求164所述的系統(tǒng)，其中所述復雜的壁部構(gòu)形提供了可變密度的結(jié)構(gòu)。
169.如權(quán)利要求164所述的系統(tǒng)，其中所述復雜的壁部構(gòu)形是均勻的。
170.如權(quán)利要求164所述的系統(tǒng)，其中所述復雜的壁部構(gòu)形是可變的。
171.如權(quán)利要求164所述的系統(tǒng)，其中所述復雜的壁部構(gòu)形提供了被可變地調(diào)節(jié)為用 于噴嘴內(nèi)局部承載參數(shù)的最低成本方案的噴嘴部件。
172.如權(quán)利要求164所述的系統(tǒng)，其中所述復雜的壁部構(gòu)形提供了由剛性材料制成的 噴嘴部件。
173.如權(quán)利要求164所述的系統(tǒng)，其中所述復雜的壁部構(gòu)形提供了由撓性材料制成的 噴嘴部件。
174.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴包括網(wǎng)絡(luò)化的功率控制和傳輸。
175.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制為了性能、維護和更換中的至少 一種原因而優(yōu)化多個噴嘴中的至少一個內(nèi)的功率生成并監(jiān)測功率生成。
176.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制提供用于多個噴嘴中的至少一個的負載需求的動態(tài)管理。
177.如權(quán)利要求176所述的系統(tǒng)，其中所述動態(tài)管理是局部的。
178.如權(quán)利要求176所述的系統(tǒng)，其中所述動態(tài)管理是全局的。
179.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制通過使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模 糊算法和隨機預測-校正反饋回路中的至少一種方法來提供最大化輸出和最小化損耗中 的至少一種。
180.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制使用專用通信系統(tǒng)、路由系統(tǒng)和 分布式通信系統(tǒng)中的至少一種來控制多個噴嘴中的至少一個內(nèi)的各個元件。
181.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制采用數(shù)字電路。
182.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制采用模擬電路。
183.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制包括電子芯片和電子邏輯門電路 中的至少一種。
184.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制使用集中處理、并行處理和分布 式處理中的至少一種。
185.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制是硬連線的功率控制。
186.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制是無線的功率控制。
187.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率傳輸被集成到結(jié)構(gòu)部件內(nèi)。
188.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率傳輸在結(jié)構(gòu)部件以外。
189.如權(quán)利要求174所述的系統(tǒng)，其中所述功率傳輸包括以支線-干線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及 直流發(fā)電機_主干線連接結(jié)構(gòu)中的至少一種結(jié)構(gòu)使阻抗損耗最小化的構(gòu)形。
190.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴包括分布式的功率控制和傳輸。
191.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制為了性能、維護和更換中的至少 一種原因而優(yōu)化多個噴嘴中的至少一個內(nèi)的功率生成并監(jiān)測功率生成。
192.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制提供用于多個噴嘴中的至少一個 的負載需求的動態(tài)管理。
193.如權(quán)利要求192所述的系統(tǒng)，其中所述動態(tài)管理是局部的。
194.如權(quán)利要求192所述的系統(tǒng)，其中所述動態(tài)管理是全局的。
195.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制通過使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模 糊算法和隨機預測-校正反饋回路中的至少一種方法來提供最大化輸出和最小化損耗中 的至少一種。
196.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制使用專用通信系統(tǒng)、路由系統(tǒng)和 分布式通信系統(tǒng)中的至少一種來控制多個噴嘴中的至少一個內(nèi)的各個元件。
197.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制采用數(shù)字電路。
198.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制采用模擬電路。
199.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制包括電子芯片和電子邏輯門電路 中的至少一種。
200.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制使用集中處理、并行處理和分布 式處理中的至少一種。12
201.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制是硬連線的功率控制。
202.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制是無線的功率控制。
203.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率傳輸被集成到結(jié)構(gòu)部件內(nèi)。
204.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率傳輸在結(jié)構(gòu)部件以外。
205.如權(quán)利要求190所述的系統(tǒng)，其中所述功率傳輸包括以支線-干線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及 直流發(fā)電機_主干線連接結(jié)構(gòu)中的至少一種結(jié)構(gòu)使阻抗損耗最小化的構(gòu)形。
206.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴將來自風的動能轉(zhuǎn)換為電能和機 械能中的至少一種。
207.如權(quán)利要求206所述的系統(tǒng)，其中用轉(zhuǎn)換機構(gòu)進行所述轉(zhuǎn)換，所述轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括 DC直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機械、AC直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機械、飛輪、發(fā)電機、變速箱/齒輪箱、同步單輸入DC 旋轉(zhuǎn)機械、同步單輸入AC旋轉(zhuǎn)機械、異步單輸入DC機械、異步單輸入AC機械、異步雙輸入 DC機械、異步雙輸入AC機械、感應式單輸入DC機械、感應式單輸入AC機械、感應式雙輸入 DC機械、感應式雙輸入AC機械、MHD DC旋轉(zhuǎn)機械、MHD AC旋轉(zhuǎn)機械、磁懸浮DC旋轉(zhuǎn)機械、 磁懸浮AC旋轉(zhuǎn)機械、低速DC旋轉(zhuǎn)機械、低速AC旋轉(zhuǎn)機械、中速DC旋轉(zhuǎn)機械、中速AC旋轉(zhuǎn) 機械、高速DC旋轉(zhuǎn)機械、高速AC旋轉(zhuǎn)機械、變速DC旋轉(zhuǎn)機械、變速AC旋轉(zhuǎn)機械、定速DC旋 轉(zhuǎn)機械、定速AC旋轉(zhuǎn)機械、變頻DC旋轉(zhuǎn)機械、變頻AC旋轉(zhuǎn)機械、定頻DC旋轉(zhuǎn)機械、定頻AC 旋轉(zhuǎn)機械、鼠籠繞組式DC旋轉(zhuǎn)機械、鼠籠繞組式AC旋轉(zhuǎn)機械、永磁DC旋轉(zhuǎn)機械、永磁AC旋 轉(zhuǎn)機械、自激勵DC旋轉(zhuǎn)機械、自激勵AC旋轉(zhuǎn)機械、超導DC或AC旋轉(zhuǎn)機械、超導AC旋轉(zhuǎn)機 械、1-n相的DC旋轉(zhuǎn)機械、1-n相的AC旋轉(zhuǎn)機械、無芯的DC旋轉(zhuǎn)機械、無芯的AC旋轉(zhuǎn)機械、 振動機構(gòu)和基于勢能的機構(gòu)中的至少一種。
208.如權(quán)利要求207所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)換機構(gòu)由電子或機械式功率控制管理設(shè) 備中的至少一種進行控制。
209.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴包括轉(zhuǎn)速管理設(shè)備和負載管理設(shè) 備中的至少一種。
210.如權(quán)利要求209所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)速管理設(shè)備優(yōu)化轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、功率轉(zhuǎn)換和 空氣動力學損耗中的至少兩者之間的關(guān)系。
211.如權(quán)利要求209所述的系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)速管理設(shè)備包括用于以變速或定速來操作機 械的機構(gòu)。
212.如權(quán)利要求211所述的系統(tǒng)，其中所述機構(gòu)是電子機構(gòu)。
213.如權(quán)利要求211所述的系統(tǒng)，其中所述機構(gòu)是機械機構(gòu)。
214.如權(quán)利要求209所述的系統(tǒng)，其中所述負載管理設(shè)備包括對加至轉(zhuǎn)子或發(fā)電機的 負載的電力負載管理和機械負載管理中的至少一種。
215.如權(quán)利要求214所述的系統(tǒng)，其中所述電力負載管理包括供電電路。
216.如權(quán)利要求214所述的系統(tǒng)，其中所述機械負載管理包括變速箱、齒輪箱、齒輪、 CVT和外加場類型中的至少一種。
217.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴包括功率轉(zhuǎn)換管理元件。
218.如權(quán)利要求217所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換管理元件被連接至工頻轉(zhuǎn)換機 構(gòu)、工頻調(diào)制機構(gòu)、LVDC到HVAC的轉(zhuǎn)換器以及LVDC到HVAC的頻率轉(zhuǎn)換器中的至少一種， 將生成的功率準備好用于存儲、傳輸和使用中的至少一種。
219.如權(quán)利要求217所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換管理元件提供局部的功率管理。
220.如權(quán)利要求217所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換管理元件提供全局的功率管理。
221.如權(quán)利要求217所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換管理元件采用功率二極管、晶閘 管、晶體管、功率場效應晶體管和絕緣柵雙極型晶體管中的至少一種。
222.如權(quán)利要求217所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換管理元件操作所述陣列用于定速 發(fā)電。
223.如權(quán)利要求217所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換管理元件操作所述陣列用于變速 發(fā)電。
224.如權(quán)利要求217所述的系統(tǒng)，其中所述功率轉(zhuǎn)換管理元件包括提供功率管理的機 械設(shè)備。
225.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴適用于極端條件。
226.如權(quán)利要求225所述的系統(tǒng)，其中對于極端條件的適應包括用于允許噴嘴承受地 震的機構(gòu)。
227.如權(quán)利要求226所述的系統(tǒng)，其中所述機構(gòu)是流體基底、回轉(zhuǎn)儀機構(gòu)、樞軸機構(gòu)和 頻率阻尼機構(gòu)中的至少一種。
228.如權(quán)利要求225所述的系統(tǒng)，其中對于極端條件的適應包括用于允許承受5級臺 風的機構(gòu)。
229.如權(quán)利要求225所述的系統(tǒng)，其中對于極端條件的適應包括用于允許所述噴嘴的 部分結(jié)構(gòu)退化的機構(gòu)。
230.如權(quán)利要求225所述的系統(tǒng)，其中對于極端條件的適應包括用于給所述噴嘴除冰 的機構(gòu)。
231.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于在風力發(fā)電渦輪機內(nèi)使用的噴嘴，其中所述噴嘴由野生生物抑制器保護。
232.如權(quán)利要求231所述的系統(tǒng)，其中所述野生生物抑制器包括廣播聲音的抑制器、 機械篩網(wǎng)和嗅覺抑制器。
233.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于由空氣流動產(chǎn)生電力的結(jié)構(gòu)陣列，其中所述結(jié)構(gòu)陣列是產(chǎn)生復合立體構(gòu)架風的陣 列上層結(jié)構(gòu)。
234.如權(quán)利要求233所述的系統(tǒng)，其中所述立體構(gòu)架由復合材料和合金材料中的一種 制成。
235.如權(quán)利要求233所述的系統(tǒng)，其中所述立體構(gòu)架包括剖面可變的結(jié)構(gòu)元件。
236.如權(quán)利要求233所述的系統(tǒng)，其中所述立體構(gòu)架包括硬度可變的元件。
237.如權(quán)利要求233所述的系統(tǒng)，其中所述立體構(gòu)架包括用于增強結(jié)構(gòu)性質(zhì)、材料使 用、材料成本和材料重量中的至少一種的性質(zhì)。
238.如權(quán)利要求233所述的系統(tǒng)，其中所述立體構(gòu)架包括至少一個可變元件。
239.如權(quán)利要求233所述的系統(tǒng)，其中所述立體構(gòu)架包括至少一個固定元件。
240.一種方法，所述方法包括提供容納在可伸縮的模塊網(wǎng)絡(luò)上層結(jié)構(gòu)中的流體能量轉(zhuǎn)換模塊的陣列，用于將風能轉(zhuǎn) 換為其他形式的能量，其中至少一種其他形式的能量是電能；在模塊入口處用噴嘴捕獲并加速空氣，然后將流體動作轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子內(nèi)的機械能量，其 中噴嘴和轉(zhuǎn)子都是模塊內(nèi)的部件；以及將流體能量轉(zhuǎn)換模塊的陣列置于流體流動的方向內(nèi)。
241.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列包括可變尺寸的噴嘴。
242.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列包括可變類型的噴嘴。
243.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列包括由截頭的懸鏈曲面表示形狀的噴嘴。
244.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列包括可變?nèi)肟谛螤畹膰娮斓膲嚎s陣列。
245.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列包括處于不同高度的類型可變的噴嘴。
246.如權(quán)利要求245所述的方法，其中處于較高高度的至少部分噴嘴比處于較低高度 的至少部分噴嘴更大。
247.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列包括自定向噴嘴。
248.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列包括設(shè)有尾部的自定向噴嘴，尾部利 用氣流來定向所述噴嘴。
249.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列包括在陣列內(nèi)的不同位置處具有獨立 定向的自定向噴嘴。
250.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列包括相對于氣流方向串聯(lián)設(shè)置的噴嘴。
251.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列包括嵌套串聯(lián)設(shè)置的噴嘴。
252.如權(quán)利要求251所述的方法，其中所述陣列包括用涂有凝膠漆的船用泡沫材料制 成的噴嘴。
253.如權(quán)利要求251所述的方法，其中所述陣列包括用聚碳酸酯熱泡沫塑料制成的噴嘴。
254.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列在不同高度處的寬度可變。
255.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列包括能夠朝向氣流豎直分量的噴嘴。
256.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述陣列被設(shè)置為具有多個類似陣列的棋盤結(jié)構(gòu)。
257.如權(quán)利要求240所述的方法，進一步包括提供電力負載管理設(shè)備用于管理與所述 陣列的不同發(fā)電部件相關(guān)聯(lián)的可變電力負載。
258.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)子被設(shè)置為具有變化的慣量數(shù)值。
259.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)子包括彈簧上的葉片以在不同的轉(zhuǎn)速下 提供變化的慣量。
260.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)子包括葉片內(nèi)部的流體部件以提供變化的慣量。
261.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)子包括葉片上的渦流生成設(shè)備。
262.如權(quán)利要求261所述的方法，其中所述渦流生成設(shè)備是在葉片的下表面上。
263.如權(quán)利要求261所述的方法，其中所述渦流生成設(shè)備包括在葉片的表面上設(shè)置微坑。
264.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)子包括相對于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)平面的小角度。
265.如權(quán)利要求264所述的方法，其中述角度小于大約4度。
266.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)子被設(shè)置成表現(xiàn)為可變數(shù)量的葉片。
267.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述噴嘴具有構(gòu)造成根據(jù)入口區(qū)域內(nèi)的動量矢 量來優(yōu)化氣流的入口幾何形狀。
268.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述噴嘴被與另一個噴嘴串聯(lián)設(shè)置。
269.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述噴嘴被成形為在噴嘴的入口和噴嘴的喉管 之間具有大約為2. 75的收縮比。
270.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述噴嘴被設(shè)置為具有改變喉管尺寸的能力。
271.如權(quán)利要求240所述的方法，進一步包括調(diào)節(jié)噴嘴環(huán)境中的氣溫以增加通過噴嘴 的流量。
272.如權(quán)利要求271所述的方法，其中調(diào)節(jié)氣溫包括在噴嘴的出風口附近加熱空氣。
273.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述噴嘴的前緣和入口曲率噴嘴的前緣和入口 曲率適于聚焦入口區(qū)域內(nèi)空氣粒子的動量矢量以有利于噴嘴內(nèi)的空氣流動。
274.如權(quán)利要求240所述的方法，其中噴嘴的前緣和入口曲率被根據(jù)空氣粒子在噴嘴 內(nèi)的預測梯度、空氣粒子與噴嘴入口表面相互作用時的預測能量傳輸以及空氣粒子在噴嘴 內(nèi)的動量矢量的預測聚焦進行優(yōu)化。
275.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述噴嘴的入口長度小于所述噴嘴喉管的直徑。
276.如權(quán)利要求240所述的方法，其中根據(jù)對空氣分子從噴嘴內(nèi)的密集區(qū)域移動到稀 疏區(qū)域的可能性的計算來調(diào)節(jié)所述幾何形狀。
277.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述噴嘴的表面包括渦流發(fā)生器。
278.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述噴嘴包括有助于空氣流動的通孔。
279.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述噴嘴設(shè)有成形為優(yōu)化來自前緣的流動的表面。
280.如權(quán)利要求279所述的方法，其中表面成形是基于橢圓的二次截頭。
281.如權(quán)利要求280所述的方法，其中表面成形是基于鯊魚鱗片的形狀。
282.如權(quán)利要求280所述的方法，其中表面成形是基于凹陷的刻度形狀。
283.如權(quán)利要求280所述的方法，其中表面成形是基于鯨須形狀。
284.如權(quán)利要求240所述的方法，其中根據(jù)入口長度、前緣形狀和擴散器長度來優(yōu)化 所述噴嘴。
285.如權(quán)利要求284所述的方法，其中噴嘴包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約 為2，并且其中擴散器的長度大約為入口長度的七倍。
286.如權(quán)利要求284所述的方法，其中噴嘴包括的喉管直徑到入口直徑的收縮比大約為2. 5，并且其中擴散器的長度大約為入口長度的九倍。
287.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述噴嘴包括擴散器，擴散器的截面具有從喉 管到出口的基本為線性的側(cè)面。
288.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述噴嘴具有用于在擴散器的出口附近產(chǎn)生渦 流效應的設(shè)備。
289.如權(quán)利要求288所述的方法，其中所述擴散器包括用于促進渦流效應的翼片。
290.如權(quán)利要求240所述的方法，其中所述噴嘴被設(shè)置為能夠朝向風的豎直分量。
全文摘要
在本發(fā)明的實施例中介紹了對于將流體能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量例如電能所具有的效率的改進能力，其中在可伸縮的模塊網(wǎng)絡(luò)上層結(jié)構(gòu)中容納有流體能量轉(zhuǎn)換模塊的陣列。在某些優(yōu)選實施例中，多臺渦輪機例如風力渦輪機可以被設(shè)置在陣列內(nèi)，其中多個陣列可以用適當?shù)呐帕斜舜丝拷卦O(shè)置并且設(shè)有適于緊密填充在陣列內(nèi)的幾何形狀以及被優(yōu)化用于從流體流動中提取能量的其他參數(shù)。另外，渦輪機可以是對變化的條件更加有效自適應的渦輪機或者渦輪機陣列，變化的流體條件包括在一個陣列內(nèi)的不同渦輪機當中或者在一組陣列內(nèi)的不同渦輪機當中可能會有所不同的流體條件。
文檔編號F03D1/02GK101939536SQ200880126507
公開日2011年1月5日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者R·M·弗里達 申請人:V平方風公司