專利名稱：提高阻力型垂直軸風(fēng)力機性能的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻力型垂直軸風(fēng)力機，確切地說是在通常的阻力型垂直軸風(fēng)力機的逆風(fēng)側(cè)，通過安裝適當(dāng)?shù)难b置，使得減小在轉(zhuǎn)子葉片的逆風(fēng)側(cè)產(chǎn)生的阻力，以提高風(fēng)力機 的氣動性能，屬于風(fēng)力機設(shè)計、制造和應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是新能源中最有前途、發(fā)展最快且相對成熟的一個，但制約風(fēng)能開發(fā)利用的 關(guān)鍵因素是風(fēng)電的成本和售價居高不下。降低風(fēng)電成本的主要方法一是顯著提高風(fēng)力機的 功率系數(shù)，從而提高風(fēng)力機的年發(fā)電量；一是千方百計地降低風(fēng)力機(整機和零部件)的制 造和維護成本。目前風(fēng)力機的主導(dǎo)機型是水平軸風(fēng)力機，約占95%以上的市場，其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng) 成熟，一般來說，目前水平軸風(fēng)力機的功率系數(shù)Cp值可達到理想情況下貝茲極限(0. 593) 的80%，即0. 45 0. 50左右，要在此基礎(chǔ)上再進一步提高風(fēng)力機的性能是十分困難的。 與貝茲極限類似，已經(jīng)有人研究了垂直軸風(fēng)力機功率系數(shù)的理論極限，稱其為0. 64，因為其 葉片在上風(fēng)區(qū)和下風(fēng)區(qū)分別與風(fēng)有二次相互作用的機會，從而超過了貝茲極限的0. 593 ！ 然而目前報道的垂直軸風(fēng)力機的Cp值一般比水平軸要低，這主要是因為垂直軸風(fēng)力機的 空氣動力學(xué)比水平軸要復(fù)雜得多，因此人們對于垂直軸風(fēng)力機的研究相對也要少得多的緣 故。不過與水平軸風(fēng)力機相比，垂直軸風(fēng)力機卻有著突出的優(yōu)勢，主要是結(jié)構(gòu)簡單、成本低， 垂直軸風(fēng)力機無需對風(fēng)裝置，因而制造和維護成本將進一步大幅度下降。垂直軸風(fēng)力機有兩大類，一是升力型風(fēng)力機，如Darrieus風(fēng)力機，另一個就是阻 力型風(fēng)力機，如Savonius型風(fēng)力機。然而升力型垂直軸風(fēng)力機有兩大缺點限制了其應(yīng)用， 一是其空氣動力性能較低，再一個“致命”的缺點就是沒有“自啟動能力”了。但是阻力型 風(fēng)力機天然具有良好的“自啟動能力”；如果采用這種阻力型風(fēng)力機，就只需解決空氣動力 性能低的一個問題就行了。但是遺憾的是，已經(jīng)有理論證明，傳統(tǒng)的風(fēng)杯式S型風(fēng)力機的理 論最大Cp值只有0. 19，比水平軸風(fēng)力機的貝茲極限0. 593要低得多！阻力型風(fēng)力機的Cp值如此低的主要原因是風(fēng)力機運行時在逆風(fēng)側(cè)遭遇了巨大 的阻力；為了減小這個阻力，人們在逆風(fēng)側(cè)的上游裝上擋風(fēng)裝置或擋風(fēng)板，產(chǎn)生了很好的效 果；后來TMA公司又在風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的外圍安裝了“導(dǎo)向葉片”，不僅在一定程度上加大了順 風(fēng)側(cè)的風(fēng)速，又遮擋了逆風(fēng)側(cè)的氣流，而且使其在逆風(fēng)側(cè)的葉片背部產(chǎn)生了一定的負(fù)壓，這 明顯減少了風(fēng)力機的阻力，大大提高了其功率系數(shù)，資料說其Cp值實驗達到了 0.50 ！并且 聲稱對于IMW這種型式的風(fēng)力機比同樣功率的水平軸風(fēng)力機的尺寸幾乎可望減少一半！實際上，升力型風(fēng)力機所以有較高的效率，在于它利用的是葉片的升力，即葉片壓力面與吸力面上的壓力差，或壓力能；而阻力型則是直接利用風(fēng)的動能。從伯努利方程，例 如利用速度為6. 7m/s的氣流滯止所能產(chǎn)生的壓力升只不過30pa，而將葉片逆風(fēng)側(cè)的氣流 加速到13m/s產(chǎn)生的負(fù)壓即可達到IOOpa ！這一點，有著操縱船帆經(jīng)驗的海員都有深刻的 體會。利用壓力能比起直接利用動能的潛力要大得多，充分利用風(fēng)的壓力差產(chǎn)生升力是提高阻力型風(fēng)力機效率的根本途徑！另外，升力型垂直軸風(fēng)力機一般仍有較高的尖速比(3 5)，其葉片的切線速度一 般可達40 50m/s ；而阻力型的尖速比則最大為1，這就是說，阻力型風(fēng)力機的葉片最大切 線速度不可能超過風(fēng)速，所以它可以在強風(fēng)中工作，這正是阻力型風(fēng)力機的最大優(yōu)點，同時 由此產(chǎn)生的低噪聲也帶來其另一大優(yōu)點。一般來說，盡管各種風(fēng)力機的啟動風(fēng)速各不相同， 但截止風(fēng)速卻一般都是25m/s ；而風(fēng)能大小與風(fēng)速的3次方成正比，這就是說，我們僅僅利 用了較低風(fēng)速的能量，而不得不放棄高風(fēng)時的可觀的風(fēng)能，這對于如甘肅、新疆等大風(fēng)區(qū)和 海上的多風(fēng)區(qū)來說無疑是一種極大的浪費！因此如果能有效地提高其功率系數(shù)，則毫無疑 問，在大風(fēng)區(qū)采用阻力型垂直軸風(fēng)力機將是未來市場的唯一明智的選擇！阻力型垂直軸風(fēng)力機提高性能后，作為小型機，即低噪聲產(chǎn)品，將成為城市樓頂及 其它離網(wǎng)型應(yīng)用的最佳選擇；由于整機重心很低，更適于放大成多兆瓦大型機，則將在多風(fēng) 區(qū)及海上風(fēng)場成為性價比更高的優(yōu)選機型；而在大風(fēng)區(qū)(特別是在風(fēng)速25m/s以上多發(fā)的 大風(fēng)區(qū))，例如新疆、甘肅的百里風(fēng)區(qū)等，該機種將是能夠高效、可靠工作的唯一選擇！可以 預(yù)料，垂直軸風(fēng)力機在性能上且不說超越，只要能與水平軸風(fēng)力機性能相當(dāng)，則可能擁有與 水平軸風(fēng)力機爭奪市場的競爭力！

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過一種方法和裝置將升力型風(fēng)力機的工作機理引入阻力型垂 直軸風(fēng)力機中，從而減小運轉(zhuǎn)阻力，提高其轉(zhuǎn)動力矩，以顯著提高阻力型垂直軸風(fēng)力機的功 率系數(shù)或輸出功率。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的在阻力型風(fēng)力機轉(zhuǎn)子100的逆風(fēng)側(cè)， 裝有一個附加裝置200，由進口 3、出口 9、外側(cè)壁4、收縮段內(nèi)側(cè)壁14、擴張段內(nèi)側(cè)壁15、上 端壁11、下端壁12、收縮通道5、喉道6、擴張通道8以及吸氣口 7組成，當(dāng)風(fēng)2吹入進口 3并 從出口 9流出時，在喉道6及吸氣口 7處形成負(fù)壓，顯著降低了風(fēng)力機的轉(zhuǎn)動阻力，從而大 大提高了風(fēng)力機的功率系數(shù)和輸出功率。更具體些就是，所說附加裝置的進口 3剛好覆蓋 風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的整個逆風(fēng)側(cè)，其最大寬度與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的半徑之比為1. 03 1. 30 ；附加裝置 的喉道6的寬度與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的半徑之比為0. 02 0. 25。附加裝置的氣動進口寬度與喉 道6的寬度之比，即收縮比為1. 5 20 ；吸氣口 7關(guān)于喉道6截面為對稱，其寬度與風(fēng)力機 轉(zhuǎn)子的半徑之比為0. 02 0. 15，其高度與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的高度之比為0. 50 1. 10 ；附加裝 置的擴張通道8的擴張角為0° 25° ；附加裝置的高度與轉(zhuǎn)子的高度之比為1.0 1.3; 附加裝置的收縮段內(nèi)側(cè)壁是圓弧形的，并可與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn)，以保證隨時對準(zhǔn)風(fēng)向， 其半徑與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的半徑之比為1. 01 1. 10 ；風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可以是單層的、多層的 或螺旋形的；附加裝置的擴張通道8的外側(cè)壁與擴張段內(nèi)側(cè)壁可以是直的，也可以是向風(fēng) 力機轉(zhuǎn)子一側(cè)彎曲的，其縱向?qū)挾扰c風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的半徑之比為0. 7 1. 3。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比根本的區(qū)別是，本發(fā)明將升力型和阻力型風(fēng)力機各自的優(yōu) 點有效地結(jié)合起來，既降低了阻力型風(fēng)力機的啟動風(fēng)速，又顯著提高了其空氣動力性能；既 能適合于在低風(fēng)速區(qū)更有效地工作，又能在更高的截止風(fēng)速下高效率的工作，從而在強風(fēng) 中顯示無可比擬的優(yōu)勢。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，實施更方便，效果更穩(wěn)定，因而使得 發(fā)電成本明顯降低。
下面將結(jié)合具體實施例及附圖對本發(fā)明作進一步說明。


圖1為結(jié)合本發(fā)明的風(fēng)力機的典型三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的附加裝置的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為結(jié)合本發(fā)明的風(fēng)力機橫剖面的典型結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的一個實施例橫剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的另一個實施例橫剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參照圖1，為結(jié)合本發(fā)明的風(fēng)力機的典型三維結(jié)構(gòu)示意圖?？梢?，結(jié)合了本發(fā)明的 風(fēng)力機由轉(zhuǎn)子100和附加裝置200組成。風(fēng)力機轉(zhuǎn)子100為通常的阻力型風(fēng)力機，包括二 個或多個葉片，對轉(zhuǎn)子的型式?jīng)]有限制，其結(jié)構(gòu)可以是單層的、多層的或螺旋形的。轉(zhuǎn)子葉 片可以各自相互錯開，之間留有間隙，也可以沒有間隙而相互連接。附加裝置200的高度是 轉(zhuǎn)子100高度的1. 1 1. 3倍，主要是一個上下封閉的收縮-擴張管道，可以隨風(fēng)與風(fēng)力機 轉(zhuǎn)子100同軸旋轉(zhuǎn)(未示出)，以保證其始終對準(zhǔn)風(fēng)向，使得風(fēng)2從其進口流入，并在出口流 出氣流10 ；當(dāng)風(fēng)2吹過時，在收縮-擴張管道的喉道處的吸氣口 7附近形成負(fù)壓區(qū)，造成了 轉(zhuǎn)子100的逆風(fēng)側(cè)的低壓，從而減小了其運轉(zhuǎn)的阻力，增加了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，提高了其扭矩， 因而顯著提高風(fēng)力機的功率系數(shù)。升力型和阻力型風(fēng)力機各自的優(yōu)點有效地結(jié)合，既降低 了阻力型風(fēng)力機的啟動風(fēng)速，又顯著提高了其空氣動力性能；既能適合于在低風(fēng)速區(qū)更有 效地工作，又能在更高的截止風(fēng)速下高效率的工作，從而在強風(fēng)中顯示無可比擬的優(yōu)勢。具 體細(xì)節(jié)見M-M剖視圖，即圖3。參照圖2，為本發(fā)明的附加裝置的三維結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例中，附加裝置200本 身是一個收縮-擴張管道，由外側(cè)壁4、收縮段內(nèi)側(cè)壁14、擴張段內(nèi)側(cè)壁15、上端壁11、下端 壁12、進口 3、出口 9和吸氣口 7組成，其高度是轉(zhuǎn)子高度的1. 1 1.3倍；吸氣口 7位于 收縮段內(nèi)側(cè)壁14與擴張段內(nèi)側(cè)壁15的交接處，其寬度與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的半徑之比為0. 02 0. 15，其高度與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的高度之比為0.50 1. 10。當(dāng)進口 3對準(zhǔn)風(fēng)向時，風(fēng)2從進口 3進入附加裝置的收縮_擴張管道，并從出口 9流出為氣流10。由于氣流流過收縮-擴張 管道時產(chǎn)生的文特利效應(yīng)，在吸氣口 7處產(chǎn)生負(fù)壓，于是便有風(fēng)力機轉(zhuǎn)子葉片逆風(fēng)側(cè)的“高 壓”氣流從吸氣口 7進入收縮-擴張管道，從而降低了風(fēng)力機的轉(zhuǎn)動阻力。參照圖3，為結(jié)合本發(fā)明的風(fēng)力機橫剖面的典型結(jié)構(gòu)示意圖，即圖1中的M-M剖視 圖。圖中，過軸心o點并與風(fēng)2方向垂直的直徑的上游稱上風(fēng)區(qū)，下游稱下風(fēng)區(qū)；過順著風(fēng)2 方向的直徑(一定過軸心o點)的平面為轉(zhuǎn)子100的縱向?qū)ΨQ平面；風(fēng)2從上方右側(cè)吹向風(fēng) 力機轉(zhuǎn)子葉片1，推動葉片1順時針旋轉(zhuǎn)；風(fēng)2從左側(cè)流入附加裝置200。附加裝置200的 進口 3，即B-A(K)，其中B-K即幾何進口，K點位于轉(zhuǎn)子100的縱向?qū)ΨQ平面上，以保證剛好 完全覆蓋轉(zhuǎn)子100的逆風(fēng)側(cè)，確保附加裝置起到曾經(jīng)為阻力型風(fēng)力機加裝的擋風(fēng)裝置或擋 風(fēng)板的作用，其最大寬度與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子100的半徑之比為1. 03 1. 30 ；而B-A為氣動進口， 即實際的氣體入口，通常B-A的面積小于或等于B-K的面積，這里二者相等，故標(biāo)示A (K)。 風(fēng)2通過附加裝置200的進口 3進入由外側(cè)壁4和收縮段內(nèi)側(cè)壁14(即A-G)構(gòu)成的收縮
5通道5，再經(jīng)過位于轉(zhuǎn)子100的上風(fēng)區(qū)和下風(fēng)區(qū)的分界面上的喉道6(即C-C)，以及由外側(cè) 壁4與擴張段內(nèi)側(cè)壁(即F-E) 15構(gòu)成的擴張通道8，從出口 9 (即D-E)流出，形成氣流10。 當(dāng)風(fēng)2吹過喉道6時，在收縮段內(nèi)側(cè)壁14和擴張段內(nèi)側(cè)壁15交接處的吸氣口 7(即G-F) 產(chǎn)生負(fù)壓，從而減少了葉片1的逆風(fēng)側(cè)的阻力。附加裝置200的收縮段內(nèi)側(cè)壁14是圓弧形 的，使其可與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子100同軸旋轉(zhuǎn)，以保證隨時對準(zhǔn)風(fēng)向，其半徑與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子100的 半徑之比為1. 01 1. 10 ；但是，對于風(fēng)向相對比較穩(wěn)定的風(fēng)場，附加裝置也可以不需轉(zhuǎn)動， 結(jié)構(gòu)會更簡單，例如對于海洋中的洋流。風(fēng)力機轉(zhuǎn)子100的結(jié)構(gòu)可以是單層的、多層的或螺 旋形的。附加裝置200的擴張通道8的外側(cè)壁4與擴張段內(nèi)側(cè)壁15可以是直的，也可以是 向風(fēng)力機轉(zhuǎn)子100 —側(cè)彎曲的，其縱向?qū)挾扰c風(fēng)力機轉(zhuǎn)子100的半徑之比為0. 7 1. 3。參照圖4，為本發(fā)明的一個實施例橫剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，風(fēng)2從上方左側(cè)流 入附加裝置200。風(fēng)2通過附加裝置200的進口 3，進入由外側(cè)壁4和收縮段內(nèi)側(cè)壁14 (即 A-G)構(gòu)成的收縮通道5，再經(jīng)過位于上風(fēng)區(qū)和下風(fēng)區(qū)分界面上的喉道6(即C-C)，以及由外 側(cè)壁4與擴張段內(nèi)側(cè)壁(即F-E) 15構(gòu)成的擴張通道8，從出口 9 (即D-E)流出，形成氣流 10。當(dāng)風(fēng)2吹過喉道6時，在收縮段內(nèi)側(cè)壁14和擴張段內(nèi)側(cè)壁15交接處的吸氣口 7 (即 G-F)產(chǎn)生負(fù)壓，從而減少了風(fēng)力機逆風(fēng)側(cè)的阻力。附加裝置200的收縮段內(nèi)側(cè)壁14是圓弧 形的，使其可與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子同軸(即過ο點的軸)旋轉(zhuǎn)。附加裝置200的進口 3，即B-A(K)， 其中B-K即幾何進口，K點位于轉(zhuǎn)子100的縱向?qū)ΨQ平面上，其最大寬度與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的半 徑之比為1. 03 1. 30 ；而B-A為氣動進口，即實際的氣體入口，通常B-A的面積小于或等 于B-K的面積，這里二者相等，故標(biāo)示A(K)。喉道6的寬度32與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的半徑之比為 0. 02 0. 25 ；吸氣口 7的寬度33與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的半徑之比為0. 02 0. 15 ；附加裝置200 的擴張通道8的擴張角34為0° 25° ；附加裝置200的擴張通道8的外側(cè)壁4與擴張段 內(nèi)側(cè)壁15可以是直的，也可以是向風(fēng)力機轉(zhuǎn)子一側(cè)彎曲的，其縱向?qū)挾扰c風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的半 徑之比為0. 7 1. 3。參照圖5，為本發(fā)明的另一個實施例橫剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，風(fēng)2從上方左側(cè) 流入附加裝置200。風(fēng)2通過附加裝置200的氣動進口 B-A，進入由外側(cè)壁4和內(nèi)壁A-G構(gòu) 成的收縮通道5，再經(jīng)過位于上風(fēng)區(qū)和下風(fēng)區(qū)分界面上的喉道6 (即C-C)，以及由外側(cè)壁4 與擴張段內(nèi)側(cè)壁(即F-E) 15構(gòu)成的擴張通道8，從出口 9(即D-E)流出，形成氣流10。當(dāng) 風(fēng)2吹過喉道6時，在收縮段內(nèi)側(cè)壁14和擴張段內(nèi)側(cè)壁15交接處的吸氣口 7(即G-F)產(chǎn) 生負(fù)壓，從而減少了風(fēng)力機逆風(fēng)側(cè)的阻力。附加裝置200的收縮段內(nèi)側(cè)壁14是圓弧形的， 使其可與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子同軸(即過ο點的軸)旋轉(zhuǎn)。附加裝置200的進口 3，即B-A(K)，其中 B-K即幾何進口，K點位于轉(zhuǎn)子100的縱向?qū)ΨQ平面上，其最大寬度與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的半徑之 比為1.03 1.30 ；而B-A為氣動進口，即實際的氣體入口，在該實施例中，B-A的寬度(或 面積)小于B-K的寬度(或面積)，用以根據(jù)風(fēng)場的風(fēng)速條件及設(shè)計風(fēng)速的大小，在設(shè)計氣 動進口的尺寸時對其進行調(diào)整，即設(shè)計B-A在附加裝置200的進口 3，即B-K寬度中的比例； 這一點對在弱風(fēng)環(huán)境或強風(fēng)地區(qū)工作的風(fēng)力機設(shè)計至關(guān)重要。喉道6的寬度32與風(fēng)力機 轉(zhuǎn)子的半徑之比為0. 02 0. 25 ；吸氣口 7的寬度33與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的半徑之比為0. 02 0.15;附加裝置200的擴張通道8的擴張角34為0° 25° ；附加裝置200的擴張通道8 的外側(cè)壁4與擴張段內(nèi)側(cè)壁15可以是直的，也可以是向風(fēng)力機轉(zhuǎn)子一側(cè)彎曲的，其縱向?qū)?度與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的半徑之比為0. 7 1. 3。
經(jīng)風(fēng)洞實驗已證明，采用了本發(fā)明的風(fēng)力機模型不僅降低了阻力型風(fēng)力機的起動 風(fēng)速，而且顯著提高了其輸出功率。盡管本發(fā)明是針對風(fēng)環(huán)境中的風(fēng)杯式垂直軸風(fēng)力機而 提出的，但是它的設(shè)計方案同樣適用于其它阻力型垂直軸風(fēng)力機，不論其工作在風(fēng)環(huán)境還 是海洋的洋流或潮汐環(huán)境中。
權(quán)利要求
一種提高阻力型垂直軸風(fēng)力機性能的方法和裝置，阻力型垂直軸風(fēng)力機的逆風(fēng)側(cè)裝有一個擋風(fēng)裝置，其特征在于在阻力型風(fēng)力機轉(zhuǎn)子(100)的逆風(fēng)側(cè)，裝有一個附加裝置(200)，由進口(3)、出口(9)、外側(cè)壁(4)、收縮段內(nèi)側(cè)壁(14)、擴張段內(nèi)側(cè)壁(15)、上端壁(11)、下端壁(12)、收縮通道(5)、喉道(6)、擴張通道(8)以及吸氣口(7)組成，當(dāng)風(fēng)(2)吹入進口(3)并從出口(9)流出時，在喉道(6)及吸氣口(7)處形成負(fù)壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻力型垂直軸風(fēng)力機性能的方法和裝置，其特征在 于附加裝置(200)的進口(3)剛好覆蓋風(fēng)力機轉(zhuǎn)子(100)的整個逆風(fēng)側(cè)，其最大寬度與風(fēng) 力機轉(zhuǎn)子(100)的半徑之比為1. 03 1. 30。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻力型垂直軸風(fēng)力機性能的方法和裝置，其特征 在于附加裝置(200)的喉道(6)的寬度(32)與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子(100)的半徑之比為0. 02 0.25。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻力型垂直軸風(fēng)力機性能的方法和裝置，其特征在 于附加裝置(200)的氣動進口寬度與喉道(6)的寬度(32)之比為1. 5 20。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻力型垂直軸風(fēng)力機性能的方法和裝置，其特征 在于附加裝置(200)的吸氣口(7)關(guān)于喉道(6)截面為對稱，其寬度(33)與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子 (100)的半徑之比為0.02 0. 15，其高度與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子(100)的高度之比為0. 50 1.10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻力型垂直軸風(fēng)力機性能的方法和裝置，其特征在 于附加裝置(200)的擴張通道⑶的擴張角(34)為0° 25°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻力型垂直軸風(fēng)力機性能的方法和裝置，其特征在 于附加裝置(200)的高度與轉(zhuǎn)子(100)的高度之比為1. 0 1. 3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻力型垂直軸風(fēng)力機性能的方法和裝置，其特征在 于附加裝置(200)的收縮段內(nèi)側(cè)壁(14)是圓弧形的，并可與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子(100)同軸旋轉(zhuǎn)， 其半徑與風(fēng)力機轉(zhuǎn)子(100)的半徑之比為1. 01 1. 10。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻力型垂直軸風(fēng)力機性能的方法和裝置，其特征在 于附加裝置(200)的擴張通道(8)的外側(cè)壁(4)與擴張段內(nèi)側(cè)壁(15)可以是直的，也可以 是向風(fēng)力機轉(zhuǎn)子(100) —側(cè)彎曲的，其縱向?qū)挾扰c風(fēng)力機轉(zhuǎn)子(100)的半徑之比為0.7 1.3。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻力型垂直軸風(fēng)力機性能的方法和裝置，其特征 在于風(fēng)力機轉(zhuǎn)子(100)的結(jié)構(gòu)可以是單層的、多層的或螺旋形的。
全文摘要
一種提高阻力型垂直軸風(fēng)力機性能的方法和裝置，屬于風(fēng)力機設(shè)計、制造和應(yīng)用領(lǐng)域，用以顯著提高阻力型風(fēng)力機的氣動性能；在現(xiàn)有阻力型風(fēng)力機的逆風(fēng)側(cè)加裝了一個可隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的附加裝置，實為一個收縮-擴張管道，在其喉道處內(nèi)側(cè)有一個吸氣口，當(dāng)風(fēng)吹過時，產(chǎn)生的文特利效應(yīng)在吸氣口處形成負(fù)壓區(qū)，造成了風(fēng)力機逆風(fēng)側(cè)的低壓，從而大大減小其運轉(zhuǎn)的阻力；這既增加風(fēng)力機轉(zhuǎn)速，又提高其扭矩，因而顯著提高了風(fēng)力機的功率系數(shù)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，實施方便；既能在低風(fēng)速區(qū)更高效地工作，又能在更高的截止風(fēng)速條件下安全工作，在強風(fēng)中則顯示更大的優(yōu)勢，因而使得年發(fā)電量顯著提高。同時結(jié)合本發(fā)明的風(fēng)力機也可在海洋洋流和潮汐環(huán)境中應(yīng)用。
文檔編號F03D3/04GK101798988SQ201010133140
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者申振華 申請人:申振華