[實(shí)用新型]一種升阻融合翼板型垂直軸風(fēng)輪

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020641444.0
• 申請日: 2010-12-04
• 公開（公告）號: CN201865841U
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊宗霄;宋磊;侯書奇;王軍;鄧瑞濤;楊航航;王隆彪
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué);侯書奇
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電用的垂直軸風(fēng)輪，尤其涉及一種具有融合升阻雙功能的翼板型垂直軸風(fēng)輪。

背景技術(shù)

風(fēng)能是一種清潔、安全、再生綠色能源，取之不盡、用之不竭，已逐漸成為世界各國大力開發(fā)利用的一種新能源。風(fēng)力發(fā)電機(jī)可分為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)兩大類。水平軸風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)特征是風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向垂直，旋轉(zhuǎn)軸和地面平行，是目前技術(shù)最成熟、生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)。垂直軸風(fēng)力機(jī)的特征是旋轉(zhuǎn)軸與地面垂直，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向平行，具有風(fēng)輪機(jī)塔架結(jié)構(gòu)簡單、操作和維修方便、葉片制造成本低以及不需迎風(fēng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，可分為升力型風(fēng)輪和阻力型風(fēng)輪兩大類型。典型的升力型風(fēng)輪是達(dá)里厄式（Darrieus?Type）風(fēng)力機(jī)，根據(jù)葉片的形狀達(dá)里厄式風(fēng)機(jī)具有Φ型、△型、H型、Y型和◇型多種形式，它具有轉(zhuǎn)速高、旋轉(zhuǎn)慣性大、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，但啟動轉(zhuǎn)矩小、啟動性能較差，當(dāng)尖速比（葉片的葉尖速度/風(fēng)速）小于3.5時就難以啟動，而需要消耗其他能量來啟動風(fēng)輪。而典型的阻力型風(fēng)輪則是具有S形狀的薩布紐斯式（Savonius?Type）風(fēng)力機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、回轉(zhuǎn)力矩大、啟動性能好等優(yōu)點(diǎn)，但轉(zhuǎn)速和效率較低，尖速比永遠(yuǎn)小于1。

鑒于上述升力型和阻力型垂直軸風(fēng)輪的特點(diǎn)和存在的不足，現(xiàn)有技術(shù)中存在一些解決方式，例如中國專利公開號CN101566126A所公開的“一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)輪”是在Φ型升力風(fēng)輪的內(nèi)部加裝一組螺旋型阻力型葉片，將升力型風(fēng)輪和阻力型風(fēng)輪利用機(jī)械組合方式組裝為復(fù)合功能風(fēng)輪來將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，此種風(fēng)輪采用兩種結(jié)構(gòu)不同的葉片分內(nèi)外設(shè)置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難。又如中國專利公開號CN100347440C所公開的“風(fēng)力發(fā)電用的風(fēng)車”則是對達(dá)里厄斯式H型風(fēng)輪的升力翼板（雷諾數(shù)低且升力系數(shù)高）葉片下面的后緣部進(jìn)行部分切除后而形成“空心逗號”截面形狀的改良型翼板葉片來達(dá)到升力型風(fēng)輪和阻力型風(fēng)輪的綜合效果，但此種風(fēng)輪葉片的切缺部有損葉片結(jié)構(gòu)的整體形并且在翼形的下面形成非流線形表面而不利于在該處的風(fēng)的流動。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能更好的利用風(fēng)能的垂直軸風(fēng)輪。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，升阻融合翼板型垂直軸風(fēng)輪，包括旋轉(zhuǎn)軸和以旋轉(zhuǎn)軸為中心沿圓周分布的多個葉片，各葉片是四周側(cè)面的高度延伸方向與旋轉(zhuǎn)軸軸向一致、且垂直于旋轉(zhuǎn)軸的橫截面的形狀呈翼型的升阻融合翼板，所述葉片的四周側(cè)面是由升力凸面柱面、阻力凹面柱面、連接于升力凸面柱面前端與阻力凹面柱面前端之間的前過渡圓弧柱面、連接于升力凸面柱面板后端與阻力凹面柱面板后端之間的后過渡圓弧柱面圍合而成；升力凸面柱面是由前、后兩段圓弧柱面段平滑過渡連接組成，阻力凹面柱面是由一段圓弧柱面構(gòu)成。

所述葉片的橫截面基于葉片的翼型參數(shù)確定，所述翼型參數(shù)由弦線、弦長獲得，將葉片的前過渡圓弧柱面與后過渡圓弧柱面之間的最大距離所在的線段定義為弦線,?弦線的長度為葉片的弦長，翼型參數(shù)如下：所述升力凸面的前圓弧柱面段半徑為弦長的28.5%、弧角為72°，后圓弧柱面段112的半徑為弦長的126%、弧角為35°，所述阻力凹面的圓弧柱面的半徑為弦長的126%、弧角為46°，所述前緣過渡圓弧柱面13的半徑為弦長的1.5%，后緣過渡圓弧柱面14的半徑為弦長的1%，將升力凸面與阻力凹面之間的最大距離定義為葉片的最大拱厚，最大拱厚為弦長的15%，將葉片橫截面中的與升力凸面與阻力凹面距離相等的曲線定義為中弧線，中弧線與弦線之間的最大距離被定義為葉片的最大彎度，最大彎度為弦長的16.5%。

所述各葉片在安裝時，葉片的弦線與弦線前端點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)軸的中心的連線之間具有安裝角，安裝角為60°～70°，各葉片的弦線前端點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸中心的連線按等分角度在圓周上布局配置；所述各葉片的最外端的所在圓周的直徑為風(fēng)輪的外圓直徑，風(fēng)輪的外圓直徑為弦長的286%。

所述風(fēng)輪葉片高度與風(fēng)輪外圓直徑的比例即高徑比為1～3。

所述各葉片的上下兩端分別固連在與旋轉(zhuǎn)軸垂直相交固連設(shè)置的圓形的上蓋板和下底板上，所述上蓋板和下底板的外圓直徑與風(fēng)輪的外圓直徑相等。