[發明專利]馬路吸塵車車載小型風力發電裝置及其發電方法

有效

• 申請號: 201811155983.0
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN108979967B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 孫良;吳同福;金華良;俞高紅
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D9/11;F03D9/32;F03D1/04;F03D1/06;F03D13/20
• 代理公司: 杭州昊澤專利代理事務所(特殊普通合伙) 33449
• 代理人: 黃前澤

1.馬路吸塵車車載小型風力發電裝置，由入口風管、整流罩、上層導流葉片、下層導流葉片、導流層薄壁、出口風管、葉輪、永磁直流發電機和發電機支架組件組成，其特征在于：所述入口風管的入風口呈方形，出風口呈圓形；入口風管與出口風管相接組成風管道；所述的導流層薄壁設置在出口風管的入風口處，且導流層薄壁外壁與出口風管內壁通過沿周向均布的n片上層導流葉片連接，n≥36；整流罩與導流層薄壁內壁通過沿周向均布的n/2片下層導流葉片連接；所述的永磁直流發電機設置在出口風管的出風口處，且與出口風管內壁通過發電機支架組件連接；所述的葉輪固定在永磁直流發電機的輸出軸上；葉輪設有沿周向均布的三片葉輪葉片；

所述入口風管的出風口內徑為500mm；所述出口風管的內徑為500mm、厚度為20mm；所述上層導流葉片的厚度5mm，高度為63mm，迎風面和背風面均呈半徑為106mm的圓弧面；所述下層導流葉片的厚度為5mm，高度為76mm，迎風面和背風面均呈半徑為80mm的圓弧面；上層導流葉片相對出口風管軸線的葉片安裝角為30度，上層導流葉片進口角為17度，出口角為60度；下層導流葉片進口角為8度，出口角為60度；整流罩呈錐形，整流罩底面直徑為200mm，整流罩長296mm，與出口風管同軸；所述葉輪葉片的長度為165mm，葉輪葉片相對出口風管軸線的葉片安裝角為20度，葉輪葉片材質為鋁；所述永磁直流發電機的額定功率為3千瓦，電壓為400伏至700伏，最高轉速每分鐘700轉。

2.根據權利要求1所述的馬路吸塵車車載小型風力發電裝置，其特征在于：所述的發電機支架組件有三個；發電機支架組件包括發電機支架和兩塊支架圓弧板；發電機支架兩端與內側支架圓弧板外壁和外側支架圓弧板內壁分別固定；三個發電機支架組件的內側支架圓弧板內壁均與永磁直流發電機的座體固定，三個發電機支架組件的外側支架圓弧板外壁均與出口風管內壁固定。

3.根據權利要求1所述的馬路吸塵車車載小型風力發電裝置，其特征在于：所述葉輪葉片的建模過程如下：選取葉片多條型線上的點，存放在文本格式文檔中；在MATLAB中讀入文本格式的型值點，然后采取三次B樣條曲線擬合方法擬合葉片空間樣條曲線，并得到葉片空間樣條曲線的空間坐標數據，葉片空間樣條曲線包含了葉片曲面的緯線和經線；將葉片空間樣條曲線的空間坐標數據保存在dat數據文件中，并將dat數據文件導入到UG軟件中，通過對這些數據點進行擬合，得到葉片的空間三維框架，并通過優化和局部點坐標調整，最后采用UG的曲面造型功能得到葉片模型。

4.根據權利要求1所述的馬路吸塵車車載小型風力發電裝置，其特征在于：所述的入口風管、整流罩、上層導流葉片、下層導流葉片、導流層薄壁、出口風管、葉輪、永磁直流發電機和發電機支架組件都是在UG中建模，建好模型后，將模型導入到ANSYSICEM?CFD軟件中；在ANSYSICEM?CFD軟件中將模型中的永磁直流發電機和發電機支架組件去掉，且重新畫上一根旋轉軸代替永磁直流發電機，然后劃分網格；將劃分網格后的模型導入到ANSYS?FLUENT模塊中進行流場分析。

5.根據權利要求4所述的馬路吸塵車車載小型風力發電裝置，其特征在于：ANSYSICEMCFD軟件中劃分網格時，采用6DOF動網格模型，利用該動網格模型時，需要計算該動網格模型的質量、三方向轉動慣量、三方向轉動慣性矩及重心坐標；而在UG中建立模型時只要設置了材料就可以查詢到質量、三方向轉動慣量、三方向轉動慣性矩及重心坐標這些物理量。

6.根據權利要求4所述的馬路吸塵車車載小型風力發電裝置，其特征在于：在FLUENT模塊下采用VB語言編寫duf格式文件，限制旋轉軸的5個自由度，只保留繞旋轉軸旋轉的自由度；在FLUENT中進行動網格參數的設置以及其它設置，其它設置：標準K-e湍流模型、標準壁面參數、材料介質、入口風速、進口靜壓、出口靜壓、初始條件、收斂數值、時間步長。

7.根據權利要求4或6所述的馬路吸塵車車載小型風力發電裝置，其特征在于：運行結果出來后在FLUENT中查看分析過程中葉片承受的壓強以及在上、下層導流葉片作用下風在入口風管和出口風管中的流線。