[發(fā)明專利]一種錯位負(fù)壓抽吸式聚風(fēng)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811281341.5
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109595124B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉建軍;黃曉宏;程陽林;吳杰俊;康勇;周銘;張緣;汪依文;趙振華
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);武漢新能源研究院有限公司
• 主分類號: F03D1/04
• 分類號: F03D1/04
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，并具體公開了一種錯位負(fù)壓抽吸式聚風(fēng)裝置，包括依次連接的進(jìn)口段、喉口段和出口段，其中進(jìn)口段為入口截面呈橢圓形或圓形并且沿氣體流動方向逐漸光滑收縮的腔道結(jié)構(gòu)；出口段為出口截面呈橢圓形或圓形并沿氣體流動方向逐漸光滑擴大的腔道結(jié)構(gòu)；喉口段的最窄截面為圓形并且其軸線分別與入口截面和出口截面的軸線相交。本發(fā)明采用進(jìn)口段與出口段錯位布置的方式使得兩者的工作狀態(tài)互不影響，從而產(chǎn)生較大的抽吸力使得喉口處的流體流速大幅提升；并通過確定各段的最佳尺寸范圍從而保證該裝置能夠高效工作；此外，本發(fā)明不僅可用于低速風(fēng)場，還可以用于常規(guī)高速風(fēng)場，有利于風(fēng)力發(fā)電機組向小型化發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，更具體地，涉及一種錯位負(fù)壓抽吸式聚風(fēng)裝置。

背景技術(shù)

風(fēng)能的能量密度與風(fēng)場風(fēng)速的三次方成正比，因此在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域如果能夠提高來流風(fēng)的流速，就可以極大地提升來流風(fēng)的能量密度，進(jìn)而提高風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電效率。低速風(fēng)由于能量密度低等缺點，在風(fēng)力轉(zhuǎn)化上難以被利用。但是在城市等用電核心區(qū)，低速風(fēng)的存在時長在全年所占的比例相當(dāng)高，因而造成了嚴(yán)重的資源浪費。

現(xiàn)有技術(shù)中對低速風(fēng)的利用已經(jīng)提出了一些解決方案。例如，CN201510005142.1公開了一種風(fēng)力發(fā)電裝置及其制造方法，其中采用聚風(fēng)罩提高低風(fēng)速下的發(fā)電效率，CN201320643199.0公開了一種聚風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電裝置，其中通過設(shè)置喇叭筒形的聚風(fēng)通道提高風(fēng)速，擴大風(fēng)速利用范圍，但是上述方法的制造成本較高，并且抗風(fēng)強度較低。

利用文丘里效應(yīng)制成的縮放管型聚風(fēng)筒是目前的主要研究重點。例如，CN201410195950.4公開了一種基于文丘里效應(yīng)的萬向聚風(fēng)落地式微風(fēng)發(fā)電機，其中通過將風(fēng)力引入截面積漸縮的文丘里管用以提高風(fēng)速，但是因為文丘里管與擴壓管的軸線在一個水平線，均存在于均勻的來流風(fēng)運動軌跡上，而出風(fēng)口周圍的流速低于來流風(fēng)速從而降低了出風(fēng)口的抽吸效果，造成采用傳統(tǒng)文丘里型聚風(fēng)筒的聚風(fēng)能力并沒有得到較大提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種錯位負(fù)壓抽吸式聚風(fēng)裝置，其中對其關(guān)鍵組成部件進(jìn)口段與出口段的具體結(jié)構(gòu)及其設(shè)置方式進(jìn)行改進(jìn)研究，同時對其整體結(jié)構(gòu)布局重新做出針對性設(shè)計，相應(yīng)可以提高該裝置的聚風(fēng)效果，因而尤其適用于低速風(fēng)場和常規(guī)高速風(fēng)場的應(yīng)用場合。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種錯位負(fù)壓抽吸式聚風(fēng)裝置，包括依次連接的進(jìn)口段、喉口段和出口段，其特征在于：

所述進(jìn)口段為入口截面呈橢圓形或圓形并且沿氣體流動方向逐漸光滑收縮的腔道結(jié)構(gòu)，用于加速匯聚來流風(fēng)；

所述出口段為出口截面呈橢圓形或圓形并且沿氣體流動方向逐漸光滑擴大的腔道結(jié)構(gòu)，并且所述入口截面的軸線與所述出口截面的軸線平行，使得來自所述喉口段的風(fēng)順暢過流的同時對其形成抽吸作用，從而有效提高所述喉口段流體的流速；

所述喉口段的最窄截面為圓形并且其軸線分別與所述入口截面的軸線和所述出口截面的軸線相交，使得所述進(jìn)口段與所述出口段錯位布置，進(jìn)一步提高所述喉口段流體的流速。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，上述三段結(jié)構(gòu)之間采用圓弧連接，并且各結(jié)構(gòu)的弧線相切約束，使其整體符合流動特征。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，上述三段結(jié)構(gòu)之間的圓弧半徑為所述最窄截面直徑的0.8倍～2倍。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述入口截面面積為所述最窄截面面積的2倍～4倍。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述出口截面面積為所述最窄截面面積的2倍～4倍。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述入口截面與所述最窄截面的中心點間距為所述最窄截面直徑的0.8倍～1.5倍。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述最窄截面與所述出口截面的中心點間距為所述最窄截面直徑的0.8倍～1.5倍。