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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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“V”字形结构和调浆长  

2013-08-19 13:46:02|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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V”字形结构和调浆长

根据转子相对地面的旋转方向,当前可用的风力机的主要类型可分为两类。 第一类:水平轴风力机;这是当前使用最普遍的一种机型,其转子的转轴保持水平,且平行于风的方向; 第二类:垂直轴风力发电机,所谓VAWTs; 其转轴为纵轴,转子的转轴基本上保持与地面垂直,且垂直于风的方向。

垂直轴风力发电机虽然有转子的转轴为纵轴,转轴基本上保持与地面垂直,且垂直于风的方向的共性,但也还有不同类型的特性,它们又可以被分为四个家族:1)“大流士”;2)“桶形”;3)“H”转子;4)“V”转子。这四种垂直轴风力发电机 基本上各有其不同的转子叶片形状和结构特征,彼此相互区别。

其实,这四种不同的垂直轴风力发电机不是同时出现的,而是随着风电事业的不断发展而陆续出现的。

最早出现的是S型风轮(也称桶形风轮、萨夫纽斯风轮),这种风轮是芬兰工程师西吉尔特.萨夫纽斯(sigurt.savonius)1924年发明的,1929年登记专利。基本结构是由两个轴线错开的半圆柱型叶片组成(属阻力型风车)。

第二个出现的是达里厄风轮(也称大流士、Ф型风轮),是法国学者达里厄(Darrieus)发明了这种类型的风轮,并于1931年获得专利。风轮由固定连接在转轴上的桨叶组成,绕垂直轴旋转。翼型采用双凸的对称翼型。由桨叶扫掠的外表面有很多种形状,可以是圆柱形、圆球形、圆锥形,或抛物面形。但不论外形如何,它们的工作原理都是一样的。

值得注意的是,此一段时期内的达里厄风轮,虽然有多种形状,但并不包括后来出现的H形和V形,因为当时只是考虑怎样方便使用风车顶端拉绳来固定风车,所以并不包括后来出现的H形和V形,因这两种形状不利于使用顶端拉绳。

在这一时期,许多国家对达里厄风轮进行了多方面的深入细致的研究。(主要有法国、美国、加拿大……。)特别是对于叶桨处于各个不同位置所受到的空气动力的研究表明,几乎在所有位置上的作用力都产生一个驱动扭矩,除非翼型的对称面与风向平行或接近平行;研究还发现,相对风速与翼型之间的迎角,永远不超过极限值。如果圆周速度比风速大的话,迎角都比较尖锐,这个事实说明,使叶桨所受空气动力转换为风力机的动力输出是能够实现的。但是,如果风轮静止,相对风速与实际风速相同,系统的迎角就会很大,使启动力矩很小,实际上,达里厄风车完全不能自启动。

追求性能更好,效率更高,是人们发明创新的永恒的主题。后来的人们考虑到,为了提高达里厄风轮的启动性能,不应该把叶片约束的太紧,应将叶片由固定连接的Ф型风轮中解放出来,这样就更容易调整叶片的迎角,增大启动力矩,所以就出现了“H”转子风车。所以,

第三个出现的是直叶片垂直轴风轮(CYCLOGYROGYROMILL

直叶片垂直轴风轮是具有活动叶片的另一种达里厄风轮,叶片迎角的变化是用导杆或凸轮获得的,实验表明,在低速下,叶片垂直轴风轮的效率比传统的达里厄风轮高,还有容易自启动的优点。

第四个出现的就是“V”转子风轮。

还是那句话,追求性能更好,效率更高,是人们发明创新的永恒的主题。当人们发现传统的风电技术中存在许多缺陷和不足的时候,人们就一定会去用创新和发明来改变它,所以,让我们看到,现在的风车类型已经是五花八门,奇形怪状,琳琅满目……,可称得起百花齐放百家争鸣。由于去发明创新的人多了,那么就一定会有人不辞辛苦,持之以恒,去伪存真,深入探索……,并有所发现。

其实,V”转子风轮绝对是达里厄风轮的一种,在达里厄风轮盛行时期一定有人也尝试过,只是它不符合当时使用风车顶端拉绳来固定风车的潮流,而被忽略了。这就像一块被石头包裹的美玉,像被泥土掩埋的金子……。直到近期,国外才发现了V”转子风轮的许多优点,并肯定了v转子风车自启动容易,运转平稳,叶桨可倾斜45度,可安装2~4个叶桨……等等。

至于在国内是怎样发现v转子风车的优良性能的,我认为,这纯属偶然!说它纯属偶然,就是说,根本没有有目的,有计划地研究过程,没有政府部门和媒体的大力支持,所以,至今也没有得到更多人的认可,没有说服更多的风电专家,也没有风电企业的协助……。要问今后的路会怎样?用一首歌中的话说:“你问我何时归故里,我也轻声的问自己,不是在此时,不知在何时,我想大约会是在冬季……。”

v转子风车除了国外所肯定的自启动容易,运转平稳,叶桨可倾斜45度,可安装2~4个叶桨以外,还有一个无可替代的好处,那就是使风车用调浆长的方法调节输出功率和转速成为可能。

采用V字形结构的第一个好处就是,V字形结构使两叶桨万向风车的扫风面积是以桨长为边长的等腰三角形的面积,根据三角形面积公式,可以得到:

扫风面积=R2sinαcosα

其中R为桨长;α为倾斜角度;

由此可以看出,V字形结构使扫风面积与桨长的平方成正比。这样一来,桨长的很小变化,就能获得扫风面积的很大的变化,这就使调节桨长的效果更好,更灵敏。

可以这么说,只有V字形结构使扫风面积与桨长的平方成正比;只有V字形结构才能使风车稳固;只有V字形结构才能使多个风车串联,风车的输出功率不受限制……;这是无可替代的。

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