[發明專利]垂直軸風力發動機的魚脊線葉板升力風輪

有效

• 申請號: 201010140707.4
• 申請日: 2010-03-29
• 公開（公告）號: CN101984253A
• 公開（公告）日: 2011-03-09
• 發明（設計）人: 侯書奇
• 申請（專利權）人: 侯書奇
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明屬于風力發動機技術領域，涉及一種垂直軸風力發動機的魚脊線葉板升力風輪。?

背景技術：

風能是一種清潔的、可再生的綠色能源，已成為世界各國競相開發利用的一種新能源。風力發動機可分為水平軸風力發動機和垂直軸風力發動機。垂直軸風力發動機的風輪可分為升力型風輪和阻力型風輪，申請號為200810049517.4的中國發明專利申請公布了一種垂直軸風力發動機的三戟消渦風輪。該風輪的結構如圖5所示，是由三個風葉板(1)和頂底面為三戟形的蓋板圍合而成的三葉閉合腔結構，所述風葉板(1)由兩段弧頂朝向相反而平滑連結的S形圓弧板構成。其中一段凹面向外的弧板上沿高度方向分布有氣流長孔，使氣流可通過該風輪的三葉閉合腔將風能作用于沒有迎風的葉板上，因此該風輪和傳統的薩布紐斯風輪相比，風能功率利用系數較高，但由于氣流為葉板上的孔系所分割和該風輪的三葉閉合腔的阻滯作用，故氣流在葉板間的流動不可能對葉板產生升力的功效。所以該風輪仍為阻力型風輪。其性能受阻力型風輪特性的局限，風能的功率利用系數提高有限，仍不能和升力型風輪的風能功率利用系數相匹比。?

本發明的目的在于提供一種垂直軸風力發動機的魚脊線葉板升力?風輪，和三戟消渦風輪相比，該風輪由阻力型風輪轉化為升力型風輪，具有更高的風能功率利用系數。?

本發明的技術方案是一種垂直軸風力發動機的魚脊線葉板升力風輪，是由完全相同上下對應的兩個圓形封板和三個垂直置位於兩個圓形封板之間，沿圓形封板周向均布的魚脊線葉板組合而成。所述魚脊線葉板的中性層面的母線為形似魚脊形狀的長短兩段等徑相切的圓弧構成的曲線，兩段圓弧的圓心角分別為84.5°和36.5°，其圓弧半徑為風輪半徑R×tg30°；所述上下圓形封板沿圓周方向均布三條魚脊線葉板的鑲嵌定位槽口，其槽口保證魚脊線84.5°弧的端點距圓形封板中心線(即風輪旋轉軸線)的距離為風輪半徑R；保證魚脊線36.5°弧的端點距圓形封板中心線(即風輪旋轉軸線)的距離為風輪半徑R×sin15°。在風場中，該風輪繞自身軸線旋轉時，三個魚脊線葉板互為導流板，使氣流的方向發生變化，從而形成對其中一個魚脊線葉板產生升力的局部氣體流場。故稱其為垂直軸風力發動機的魚脊線葉板升力風輪。?

附圖說明

圖1：魚脊線葉板結構示意圖?

圖2：圓形封板結構示意圖?

圖3：垂直軸風力發動機的魚脊線葉板升力風輪三維結構示意圖?

圖4：垂直軸風力發動機的魚脊線葉板升力風輪的流場流線分布簡單示意圖?

圖5：三戟消渦風輪結構示意圖?

圖中：1.魚脊線葉板????1-1.魚脊線葉板中性層面的母線(魚?脊線)????1-2.魚脊線葉板的凸面????1-3.魚脊線葉板的凹面2.圓形封板????2-1.魚脊線葉板鑲嵌定位槽口????2-2.魚脊線小弧端點的定位圓????2-3.圓形封板中心孔?

具體實施方式

如圖3所示，本發明的風輪由三個魚脊線葉板(1)和上下相同的圓形封板(2)組合而成。它是將三個魚脊線葉板(1)安裝在上下兩個圓形護板(2)上的魚脊線葉板鑲嵌定位槽口(2-1)之中，沿魚脊線板和上下護板的結合縫封膠固結成一整體，即成為能使其繞其軸線旋轉的垂直軸風力發動機的魚脊線葉板升力風輪。?

該風輪為升力型風輪，該風輪的流場流線分布簡單示意圖如圖4所示，圖中的一迎風魚脊線葉板的凸面側流線密度較高，而凹面側的流線密度較低，即流經該魚脊線葉板凸面側的氣流速度較高，而流經該魚脊線葉板凹面側的氣流速度較低，從而表明氣流通過風輪時，將對該魚脊線葉板產生升力，該升力成為風論繞風輪軸線旋轉的原動力。小型風洞試驗的結果也表明這樣的分析是正確。?

該試驗的樣本為兩個外形參數和支承結構完全相同的垂直軸風力發動機的三戟消渦風輪模型和垂直軸風力發動機魚脊線葉板升力風輪模型，在完全相同的試驗條件下，垂直軸風力發動機魚脊線葉板升力風輪的周速比(即風輪葉板翼端速度/風速)大于1，而垂直軸風力發動機三戟消渦風輪的周速比僅約0.5。這是因為阻力型風輪不可能產生葉片翼端速度超過或者等于風速的結果，也是阻力型風輪風能功率利用系數較低的原因。這一試驗結果同樣驗證了垂直軸風力發動機魚脊?線葉板升力風輪為升力型風輪的分析結論。?

該風輪不僅外形美觀，并且風能功率利用系數也更高。?