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bdlhz618的博客

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个人简历 具有深厚的专业理论知识和丰富的实践经验,勤于思考,富于创新,在长期的工作实践中,始终注重研究和探索,通过多年的艰辛努力和实验,在技术革新与发明创造方面有所突破,研制成功《风力飞行器》(201110319692.2)。《调桨长的万向风车》(201210393482.2)。

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调桨长万向风车的叶桨头(一)  

2012-12-06 08:38:17|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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调桨长万向风车的叶桨头(一)

叶桨头是调桨长万向风车的核心技术之一,叶槳可通过叶桨头上的三个相应转轴调节叶桨的倾斜度(α)、偏心度(β)、安装攻角(γ)。

叶桨的展向相对于风车转轴有一定倾斜角度,叶桨展向轴线与水平方向的夹角定义为叶桨倾斜度(α),用角度表示。

调节叶桨倾斜度的大小,会影响风车性能,并且这种影响不是单一的而是多方面的,甚至是互相矛盾的。减小倾斜度将使风车的转动惯量增加,根据转动定律:刚体的角加速度与它的和外力矩成正比,与刚体的转动惯量成反比,所以风车的转速会变慢,也使风车不易启动;调节叶桨倾斜度的大小,也会影响叶桨的攻角,从而改变升力的大小,影像风车的风能利用系数。但减小叶桨倾斜度,会增大风车的扫风面积,增加风车捕获的风能,这又有利于风车的启动,增大功率系数。所以,调节必须斟酌情况,谨慎进行。

叶桨的压力线与转轴之间的偏离距离与其最大偏离距离的比值定义为偏心度(β),用百分数表示。偏心度(β)的大小与叶桨攻角和叶桨受到风力作用时产生的启动转矩有关,偏心度(β)大,产生的启动转矩就大。但偏心度增大会增大风车的旋转阻力,减小功率系数。

 翼型弦线与气流方向的夹角定义为叶桨攻角,它与飞机机翼的迎角相当。请注意,这里的气流方向是指叶片圆周运动的线速度矢量与风速矢量合成的气流速度(即相对风速)的方向,显然,这个方向是随风速的变化和风车转速的变化而不断变化的。风车静止时翼型弦线与水平方向的夹角定义为安装攻角(γ),用角度表示。所以,叶桨攻角是由安装攻角(γ)和随风速的变化而不断变化的可变攻角两部分组成的。适当改变安装攻角(γ),可使叶桨攻角处于最佳状态,且不超过失速攻角,使风车效率系数最佳。

总而言之,叶槳头调节叶桨的倾斜度(α)、偏心度(β)、安装攻角(γ),就是要保证风车处于最佳的攻角、最佳的速度、最佳的风能利用系数,启动力矩最大,正反馈系数最佳,……等,工作状态下。

那么,叶桨头是通过什么工作原理,怎样的结构实现上述功能的呢?这必须从升力型垂直轴达里厄风车的工作原理,以及虽然具有许多优越性但长期没能推广应用的原因说起……。

法国航空工程师达里厄(Darrieus)在1931年发明了升力型垂直轴风力机(简称D叶轮)。但一直没被重视,直到本世纪六十年代才开始引起注意。经加拿大国家空气动力实验室和美国SANDIA试验室进行大量研究,与所有垂直轴风力机相比,它的风能利用系数最高。

达里厄风车分为弯叶片和直叶片两种,一般称为Φ型和H型,如图所示。下面就以H型达里厄风车为例,来说明达里厄风车的工作原理。

(未完待续)

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