[發明專利]風洞氣流發動機、風洞氣流發電機及其應用

無效

• 申請號: 200810023929.0
• 申請日: 2008-04-22
• 公開（公告）號: CN101255845A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 吳勉之
• 申請（專利權）人: 吳勉之
• 主分類號: F03D1/00
• 分類號: F03D1/00;F03D1/06;F03D1/04;F03D9/00;B60L8/00;H02K53/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 董建林;孫永生

技術領域

本發明涉及一種利用風洞內氣流為動力產生機械能的風洞氣流發動機，和以此風洞氣流發動機為原動力的風洞氣流發電機及其應用。

背景技術

利用氣體流動產生的正氣壓將風能轉換為機械能和電能的技術已廣為應用，如風車、自然風力發電機。但是，傳統的風能利用技術中存在以下缺陷：①只利用了自然氣流形成的正壓力產生的能量，而氣流在某種特定條件下可以產生對物質形成拉力的負氣壓所具有的能量沒有被充分利用和轉換；②在目前的風能利用中，人們主要利用的是自然氣流流速產生的能量，收獲和轉換能量的多少完全取決于大氣的自然風速，對大氣能量的利用還處于被動狀態，與原始農業一樣，有點“望天收”，能量轉換率低，能量轉換不穩定，不能按人的意志來決定氣流能量的做功功率，這些缺陷極大地限制了風能利用的領域和方法。

氣體流動所具有的能量(E)是由氣壓(P)與氣體流量(L)的乘積所決定的，即E＝PL。又因為氣壓(P)是由氣體密度(ρ)和氣流速度(v)決定的，即P＝(1/2)ρv²；而氣體流量(L)是由氣體流過的截面面積(A)和氣流速度(v)決定的，即L＝Av。因此，我們可以知道氣體流動所具有的能量(E)本質上是由氣體密度(ρ)、氣體流過的截面面積(A)、氣流速度(v)決定的，即E＝(1/2)ρAv³。其中，氣流速度v是對能量E大小影響最大、最敏感、最有決定性的要素。

風洞是人們常用的研究物體的空氣動力特性的實驗設備，實驗時把模型或實物置于風洞中，利用人造氣流，測定并研究空氣在物體周圍流動時所產生的作用。風洞還有一個特點就是風洞外部氣流可以在風洞出氣口形成負氣壓，對風洞內的空氣產生拉力，使風洞內的空氣同時收到進氣口正氣壓推力和出氣口負氣壓拉力的同向共同作用，致使風洞內空氣的流速高于風洞外的氣流，因此風洞內相同時間內氣流能量也遠高于風洞外同截面氣流的能量，即風洞內氣流做功功率高于風洞外氣流做功功率。風洞的這一特點目前并沒有被人們在能源開發領域充分利用。

從運動的相對性可以知道，當物體運動時，其周圍環境空氣也相對于物體做反向運動，因此要在風能利用中獲得穩定的高能量氣流、可以采用讓能量收集與轉換裝置做高速運動，以獲得相對運動的高速、高能量氣流的方式來實現。但是，相對于物體做高速運動的氣流對物體產生的是阻力，氣流的高能量是物體運動需要克服的阻力能量，它將極大地消耗掉支持物體運動的動能，因此以傳統的方式讓風力發電裝置做高速運動，所獲得和轉換的電能根本不足以彌補其維持運動所消耗的能量，這也是利用相對運動產生高能量氣流的方法不能被應用于實踐的原因。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種利用風洞可以在進、出氣口產生正、負氣壓而導致風洞內氣流做功功率高于風洞外氣流做功功率特點，并以此設計的一種可以利用風洞氣流做功產生機械能的風洞氣流發動機和以此風洞氣流發動機為原動力的風洞氣流發電機及其應用，從而實現比葉輪在自然環境中利用自然風力發電功率更高。

為實現上述目的，本發明是通過以下的技術方案來實現的：

一種風洞氣流發動機，其特征在于由用于加速氣流的風洞1和將風能轉換為機械能的氣流發動裝置構成，氣流發動裝置通過軸承4安裝在風洞1內；所述的風洞1的殼體為剛性通道，通道由一個進氣口6和分別位于兩側和尾部的出氣口7構成，位于風洞兩側的出氣口呈飛機翼狀從通道殼體兩側向外延展；所述的氣流發動裝置在風洞1內的安裝位置1位于風洞進氣口6與出氣口7之間的空間內。

前述的風洞氣流發動機，其特征在于所述的氣流發動裝置包括葉片3、葉輪軸9、傳動齒輪組5與傳動軸2；葉片3通過葉輪軸9與傳動齒輪組5連接；傳動齒輪組5與傳動軸2連接；傳動軸2一端伸出風洞1殼體的外面；氣流發動裝置通過傳動軸2與軸承4與風洞1連接；葉片3迎面朝向進氣口6。

前述的風洞氣流發動機，其特征在于所述的風洞1的殼體除進氣口6、出氣口7開放外，其余各部分均密閉。

一種利用前述的風洞氣流發動機作為源動力的風洞氣流發電機，包括有發電機8，其特征在于所述的發電機8的轉子通過傳動軸2與風洞氣流發動機連接，將發電機8與風洞氣流發動機結合成為一個整體。

一種利用前述的風洞氣流發電機作為電動運輸機械動力能源的應用方法，其特征在于包括以下應用條件：

(1)將風洞氣流發電機安裝于電動運輸機械上，風洞氣流發電機風洞的進氣口位于電動運輸機械的頭部，出氣口位于電動運輸機械的體身兩側和尾部；