[發(fā)明專利]一種用于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的彎掠葉片氣動(dòng)測(cè)量平臺(tái)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210698275.1
• 申請(qǐng)日: 2022-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN114992043A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡雪芹;黃小茜;楊俊偉;楊華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D1/06
• 分類號(hào): F03D1/06;F03D17/00;F03D80/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 董旭東;季雯

本發(fā)明公開了一種用于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的彎掠葉片氣動(dòng)測(cè)量平臺(tái)，包括格柵、風(fēng)力機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、格柵、熱線風(fēng)速儀及三維移測(cè)支架；風(fēng)力機(jī)包括彎掠葉片、旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪、風(fēng)力機(jī)塔架、微型直流電動(dòng)機(jī)、支撐底板及六分量天平；格柵放置在風(fēng)洞試驗(yàn)段入口處；彎掠葉片與旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪相連接；支撐底板固定在風(fēng)洞試驗(yàn)段底部，支撐底板上放置有六分量天平，風(fēng)力機(jī)塔架放置在六分量天平上，微型直流電動(dòng)機(jī)固定在風(fēng)力機(jī)塔架頂端，旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪與微型直流電動(dòng)機(jī)軸連接；微型直流電動(dòng)機(jī)和六分量天平的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)采集器電連接；本發(fā)明搭建靈活方便，可以在支撐底板上設(shè)計(jì)添加其他復(fù)雜地形及障礙物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行模擬真實(shí)環(huán)境中彎掠葉片風(fēng)力機(jī)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)洞試驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及一種用于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的彎掠葉片氣動(dòng)測(cè)量平臺(tái)。

背景技術(shù)

風(fēng)能是由于空氣流動(dòng)做功而產(chǎn)生的能量，是可再生能源。風(fēng)能儲(chǔ)量豐富、近乎無盡，盡管在到達(dá)地球的太陽能中只有2％能轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，但其總量依然是十分巨大的。全球的風(fēng)能約為1300億千瓦，這是地球上可開采水能總量的10倍以上，而且風(fēng)能分布廣泛。受到當(dāng)今能源短缺和環(huán)境污染雙重危機(jī)的影響，發(fā)展無污染、可再生的風(fēng)能成為世界各國(guó)積極倡導(dǎo)和支持的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。在美國(guó)，德克薩斯州的風(fēng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展繁榮，這里已經(jīng)擁有了1.24萬兆瓦的風(fēng)電裝機(jī)量，并且風(fēng)能對(duì)該州電網(wǎng)的貢獻(xiàn)也與日俱增。在歐洲，丹麥在2017年的時(shí)候風(fēng)力發(fā)電量已經(jīng)占到全國(guó)電力消耗總量的43.6％，風(fēng)力發(fā)電量為14700兆瓦，再創(chuàng)歷史新高。德國(guó)到20世紀(jì)末風(fēng)力發(fā)電量占總發(fā)電量的比重也超過8％。英國(guó)地處亞歐大陸西側(cè)，大西洋東側(cè)，屬于島國(guó)，受北大西洋暖流的影響，有豐富的風(fēng)能資源，其政府也十分重視風(fēng)能的開發(fā)。

葉片是風(fēng)力機(jī)是捕獲風(fēng)能的重要的部件，而現(xiàn)如今開發(fā)的直葉片風(fēng)力機(jī)在低風(fēng)速時(shí)有較低的風(fēng)能利用率，因此為了提高低風(fēng)速區(qū)風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率可以對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，而通過觀察鳥類借助彎掠形狀翅膀在低風(fēng)速時(shí)隨意控制飛行的高度和速度，受此啟發(fā)，對(duì)低風(fēng)速時(shí)彎掠葉片風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)特性的研究具有重要意義。

目前關(guān)于風(fēng)力機(jī)彎掠葉片的相關(guān)研究存在一些問題：關(guān)于風(fēng)力機(jī)整機(jī)的研究多為數(shù)值仿真計(jì)算，試驗(yàn)研究較少，沒有試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，研究很難有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展和突破。目前常用的風(fēng)力機(jī)數(shù)值計(jì)算方法不適應(yīng)與湍流工況下風(fēng)力機(jī)的數(shù)值計(jì)算。在彎掠葉片設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)彎掠起始位置及葉尖偏移量的確定方法研究較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種用于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的彎掠葉片氣動(dòng)測(cè)量平臺(tái)，搭建靈活方便，可以在支撐底板上設(shè)計(jì)添加其他復(fù)雜地形及障礙物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行模擬真實(shí)環(huán)境中彎掠葉片風(fēng)力機(jī)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種用于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的彎掠葉片氣動(dòng)測(cè)量平臺(tái)，包括格柵、風(fēng)力機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、熱線風(fēng)速儀及三維移測(cè)支架；所述風(fēng)力機(jī)包括彎掠葉片、旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪、風(fēng)力機(jī)塔架、微型直流電動(dòng)機(jī)、支撐底板及六分量天平；所述格柵放置在風(fēng)洞試驗(yàn)段入口處；所述彎掠葉片與旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪相連接；所述支撐底板固定在風(fēng)洞試驗(yàn)段底部，所述支撐底板上放置有六分量天平，所述風(fēng)力機(jī)塔架放置在六分量天平上，所述微型直流電動(dòng)機(jī)固定在風(fēng)力機(jī)塔架頂端，所述旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪與微型直流電動(dòng)機(jī)軸連接；所述微型直流電動(dòng)機(jī)和六分量天平的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)采集器電連接；所述熱線風(fēng)速儀放置在旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪正后方，并通過三維移測(cè)支架在風(fēng)洞中調(diào)節(jié)距離。

為了保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的性能、載荷、穩(wěn)定性，所述彎掠葉片包括多個(gè)前彎掠葉片和多個(gè)后彎掠葉片；所述前彎掠葉片的掃掠方向與旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，所述后彎掠葉片掃掠方向與旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)方向相反。

為了滿足更高的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，所述前彎掠葉片的葉尖偏移量為0.1，彎掠起始位置為0.2；所述后彎掠葉片的葉尖偏移量為0.2，彎掠起始位置為0.4。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述微型直流電動(dòng)機(jī)通過銅制聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪的輪轂后預(yù)留凹槽固定，并與塔架通過夾槽連接。

為了方便試驗(yàn)平臺(tái)的安裝，所述支撐底板通過螺栓可拆卸的固定在風(fēng)洞試驗(yàn)段底部，所述六分量天平通過螺栓連接于支撐底板。