聚能-遮蔽的升力型立轴风力或水力机设计方法

摘要

本发明涉及一种聚能-遮蔽的升力型立轴风力或水力机设计方法。它包括聚能—遮蔽板的设计方法，立轴升力型风(水)轮的设计方法，聚能—遮蔽板与风(水)轮的匹配方法。聚能-遮蔽板是特定形状的弧形板或平板。聚能—遮蔽板对称安装在升力翼型风(水)轮的外围，且与风(水)轮的外径有特定的距离d；聚能-遮蔽升力型风力(水)机转子直径d与外径D的比例特定；根据聚能-遮蔽升力型风力(水)机尺寸参数，确定安装角度α。风(水)力机适用于任意来流方向的风向，收缩气流通道可以大幅度地提高风速，遮蔽板还可以减少小风(水)轮逆风侧的能量损耗，实现风能的高效利用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力或水力机的设计方法，特别是一种适合任意风向的聚能-遮蔽型的升力型立轴风力或水力机设计方法。

技术背景

风能是可再生能源中发展最快的清洁能源，也是最具有大规模开发和商业化发展前景的发电方式。欧洲风能协会在近期的一份报告中，用详实的数据和精辟的分析描述了未来世界风力发电的情景，并预计到2020年风力发电将占世界电力总量的12%。风能作为未来能源供应重要组成部分的战略地位受到世界各国的普遍重视。

我国风能资源储量丰富，据初步估算，我国陆上离地面10米高度层的风能资源可开发量为2.53亿千瓦；近海区域离海面10米高度层的风能储量约为7.5亿千瓦。从宏观上看，我国具备大规模发展风力发电的资源条件。

现有的达里厄升力型风（水）力机，特别是新型的聚能-遮蔽升力型风（水）力机，由于研究不充分，各参数之间的关系不清楚，没有相应的设计方法。

发明内容

本发明目的在于针对上述根本性的问题而提供一种聚能—遮蔽的升力型立轴风力或水力机的设计方法，能够最大程度地收集风（水）能，并提高能量利用率。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种聚能－遮蔽升力型风力或水力机，包括由聚能—遮蔽板的设计方法、立轴升力型风轮或水轮的设计方法，聚能—遮蔽板与风（水）轮之间的匹配方法。

聚能—遮蔽板的形状与转子的直径d有关，它可以是一段圆弧，其曲率半径r=0.1d~100d，当d>2米时，聚能—遮蔽板可以用直板替代；它还可以是一段圆弧与一段直板组成，靠近转子处弧形板A的曲率半径r=0.1d~100d，直板B与弧形板A相切；它还可以是多段相切的圆弧组成，但要求越靠近转子，曲率半径r越小，越远离转子，曲率半径r越大，且多段圆弧的最小曲率半径r=0.1d~100d，对于每段弧形板，当r >1米时，弧形板可用直板替代。聚能-遮蔽板的个数M如下：

立轴升力翼型风轮或水轮为：翼型可以任意选择，但叶片的个数N、叶片的弦长C与转子直径之间需要受到如下约束：。

聚能—遮蔽板静子与升力型风（水）轮转子间满足如下匹配关系：

（1）风（水）轮转子直径d=0.52~0.8聚2能-遮蔽升力型风力（水）机外径D

（2）风（水）轮转子与聚能-遮蔽板静子间的间隙距离d=0.00001d~0.01d

（3）聚能-遮蔽板与转子外圆周切向的夹角α为：

其中，r为聚能—遮蔽板上最小的曲率半径。

    本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性突出特点和显著的优点：

本发明提供的风力或水力机，适用于任意来流风向。

附图说明

图1是本发明聚能-遮蔽的升力型立轴风（水）力机原理示意图；

图2是单圆弧聚能-遮蔽板横截面图；

图3是单段圆弧加一段直板的聚能-遮蔽板横截面图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例是：参见图1，本聚能-遮蔽的升力型立轴风（水）力机的风（水）轮3采用naca0018翼型4，四个翼型叶片4轴向对称分布在直径d为6m的圆周上，叶片4的弦长C取0.848mm，，聚能—遮蔽板1为M=6块均匀轴对称分布，，聚能-遮蔽板静子2与升力型风（水）轮3转子间的匹配为采用如图3一段弧形板A加一段直板B,两板相切，弧形板A 所对应的圆弧夹角b为20度，曲率半径r=1.5m,°，风力机的外径D=9.7m。外径D确定后，在确定且弧形板A的半径及b确定时，聚能—遮蔽板1的直板长度也随之确定。聚能—遮蔽1板与风（水）轮3的外径有特定的距离d=0.1m。