導(dǎo)葉式的直葉片升力型風(fēng)輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種導(dǎo)葉式的直葉片升力型風(fēng)輪，包括風(fēng)輪軸、繞風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)葉、中軸線穿過(guò)風(fēng)輪軸軸心并可繞風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的支架、固定在支架兩端的導(dǎo)向葉片、與支架剛性聯(lián)接的尾舵，以及聯(lián)接于尾舵上的尾翼，支架兩端的導(dǎo)向葉片的流體流出方向相反。本發(fā)明可以雙面導(dǎo)流，而且上下面導(dǎo)流的流體在導(dǎo)葉尖端處離開(kāi)導(dǎo)向葉片；在背風(fēng)面的不易產(chǎn)生負(fù)低壓區(qū)，離開(kāi)導(dǎo)流葉片的流體不會(huì)發(fā)生線低壓區(qū)的偏離，被導(dǎo)流的流體更加容易控制；由于雙面導(dǎo)流，被引導(dǎo)的流體范圍大大增加，增加了對(duì)主葉輪的氣動(dòng)流場(chǎng)的干擾范圍，改善性能效果更佳明顯，增大了葉片空氣動(dòng)力學(xué)攻角，增加了動(dòng)力矩，提高風(fēng)輪的風(fēng)能轉(zhuǎn)化率。
【專利說(shuō)明】導(dǎo)葉式的直葉片升力型風(fēng)輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)輪，尤其是導(dǎo)葉式的直葉片升力型風(fēng)輪。
【背景技術(shù)】
[0002]從升力型垂直軸風(fēng)輪葉片的空氣動(dòng)力學(xué)分析可以看出，葉片在360°轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，在270°和90°兩個(gè)位置的動(dòng)力矩均為負(fù)值，其附近區(qū)域的動(dòng)力矩也都較低，這表明運(yùn)動(dòng)到這兩位置時(shí)的葉片處于剎車狀態(tài)。
[0003]這是升力型風(fēng)輪風(fēng)能利用系數(shù)較低的一個(gè)重要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:提供一種導(dǎo)葉式的直葉片升力型風(fēng)輪，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)存在的部分問(wèn)題，提高風(fēng)能利用系數(shù)。
[0005]技術(shù)方案:一種導(dǎo)葉式的直葉片升力型風(fēng)輪，包括風(fēng)輪軸和繞風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)葉，還包括中軸線穿過(guò)風(fēng)輪軸軸心并可繞風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的支架、固定在支架兩端的導(dǎo)向葉片、與支架剛性聯(lián)接的尾舵，以及聯(lián)接于尾舵上的尾翼，支架兩端的導(dǎo)向葉片的流體流出方向相反。
[0006]所述導(dǎo)向葉片呈圓頭尖尾狀，且尖尾的上下表面延長(zhǎng)線同線，并垂直于舵臂。所述導(dǎo)向葉片圓頭處的中弧線的切線與尾翼的展向平行。
[0007]有益效果:本發(fā)明在背風(fēng)面的不易產(chǎn)生負(fù)低壓區(qū)，離開(kāi)導(dǎo)流葉片的流體不會(huì)發(fā)生線低壓區(qū)的偏離，被導(dǎo)流的流體更加容易控制；另外，被引導(dǎo)的流體范圍大大增加，增加了對(duì)主葉輪的氣動(dòng)流場(chǎng)的干擾范圍，改善性能效果更佳明顯，增大了葉片空氣動(dòng)力學(xué)攻角，增加了動(dòng)力矩，提高風(fēng)輪的風(fēng)能轉(zhuǎn)化率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，一般的技術(shù)思路是:用導(dǎo)葉來(lái)改善這兩個(gè)方位角的氣動(dòng)性能，即導(dǎo)葉流體流出端上表面的延長(zhǎng)線要與這兩個(gè)方位角的葉片弦線垂直，或者延長(zhǎng)線經(jīng)過(guò)葉輪軸。該設(shè)計(jì)容易在其背風(fēng)面形成負(fù)壓區(qū)，造成離開(kāi)導(dǎo)葉的流體偏離設(shè)計(jì)的流線，改善風(fēng)力機(jī)性能的效果偏差。本申請(qǐng)創(chuàng)造性地提出了以下方案，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
[0010]如圖1所示，本發(fā)明的導(dǎo)葉式的直葉片升力型風(fēng)輪包括風(fēng)輪軸I和繞風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的升力風(fēng)葉2，中軸線穿過(guò)風(fēng)輪軸軸心并可繞風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的支架8、固定在支架兩端的導(dǎo)向葉片3、與支架或?qū)蛉~片剛性聯(lián)接的尾舵5，以及聯(lián)接于尾舵上的尾翼4，支架兩端的導(dǎo)向葉片的流體流出方向相反。
[0011]導(dǎo)向葉片3呈圓頭尖尾狀，且尖尾的上表面9和下表面10的延長(zhǎng)線同線，并垂直于尾舵的舵臂。導(dǎo)向葉片圓頭處的中弧線11的切線與尾翼4的展向平行。
[0012]在導(dǎo)向葉片3、尾翼4、舵臂5和支架8組成可旋轉(zhuǎn)的第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)由尾翼4驅(qū)動(dòng)。風(fēng)向改變后，尾翼4受風(fēng)向阻力作用，使其展向始終與風(fēng)向一致，從而使兩導(dǎo)向葉片3始終處于一個(gè)相對(duì)靜止的狀態(tài)。升力葉片2、軸承6、橫梁7與風(fēng)輪軸I組成第二旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，升力葉片2由空氣動(dòng)力學(xué)升力提供動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)。橫梁和支架之間通過(guò)軸承6過(guò)渡連接，因而兩者之間運(yùn)動(dòng)不互相干擾。
[0013]定義葉片與尾翼最近時(shí)為0°和360°方位，最遠(yuǎn)時(shí)為180°方位，經(jīng)0°位置旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)90°位置為90°方位，經(jīng)180°方位旋轉(zhuǎn)90°位置為270°方位。上述幾個(gè)方位角為典型方位角β，也是固定不變的方位角β。
[0014]由于尾翼4展向與導(dǎo)向葉片3垂直，在尾翼4的作用下，可確保導(dǎo)葉3始終處于風(fēng)輪的90°和270°位置。由于采用圓頭尖尾的形式，被流體流進(jìn)導(dǎo)向葉片時(shí)，會(huì)分兩股貼著導(dǎo)向葉片的兩個(gè)表面進(jìn)行流動(dòng)，在離開(kāi)導(dǎo)向葉片尖端后的上下表面流體，由于尖端的上下表面延長(zhǎng)線同向且同線，所以平滑匯合并流出。即將離開(kāi)導(dǎo)向葉片的流體在流經(jīng)導(dǎo)向葉片3導(dǎo)向后，風(fēng)向發(fā)生90°的改變。
[0015]由于圓頭處中弧線的切線與支架8相垂直，這意味著尾翼的作用下，中弧線切線始終與風(fēng)向一致。這使得流體在流入導(dǎo)向葉片時(shí)，也是平滑流入，而不至于產(chǎn)生較大的速度改變，從而造成背風(fēng)面的負(fù)壓區(qū)。當(dāng)風(fēng)輪前的風(fēng)向改變時(shí)，升力型葉片2不受風(fēng)向限制，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。風(fēng)對(duì)尾舵4產(chǎn)生阻力，并通過(guò)舵臂8傳遞力矩，從而驅(qū)動(dòng)兩導(dǎo)向葉片3運(yùn)動(dòng)，及時(shí)調(diào)整位置，使其始終分別處于90°和270°位置。
[0016]在上述實(shí)施例中，導(dǎo)向葉片3采用圓頭尖尾的設(shè)計(jì)形式，在尾翼4的作用下，不斷調(diào)整位置，保持在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)空間內(nèi)90°和270°的相對(duì)位置不發(fā)生改變。這種導(dǎo)向葉片結(jié)構(gòu)可以雙面導(dǎo)流，被導(dǎo)流的流體流量更大，離開(kāi)導(dǎo)向葉片的流體更加可控和符合理想條件。導(dǎo)向葉片3改變了 90°和270°附近升力葉片2的風(fēng)向，增大了葉片空氣動(dòng)力學(xué)攻角，增加了動(dòng)力矩，更加達(dá)到了提高風(fēng)輪的風(fēng)能轉(zhuǎn)化率的效果。
[0017]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018]另外需要說(shuō)明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)葉式的直葉片升力型風(fēng)輪，包括風(fēng)輪軸(I)和繞風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)葉(2)其特征在于，還包括中軸線穿過(guò)風(fēng)輪軸軸心并可繞風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的支架(8)、固定在支架兩端的導(dǎo)向葉片(3)、與支架剛性聯(lián)接的尾舵(5)，以及聯(lián)接于尾舵上的尾翼(4)，支架兩端的導(dǎo)向葉片的流體流出方向相反。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)葉式的直葉片升力型風(fēng)輪，其特征在于，所述導(dǎo)向葉片呈圓頭尖尾狀，且尖尾的上下表面延長(zhǎng)線同線，并垂直于舵臂。
3.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)葉式的直葉片升力型風(fēng)輪，其特征在于，所述導(dǎo)向葉片圓頭處的中弧線的切線與尾翼的展向平行。
【文檔編號(hào)】F03D11/00GK103883481SQ201410117915
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】趙振宙, 鄭源, 李濤, 陳景茹, 葉芬, 趙振寧 申請(qǐng)人:河海大學(xué)