[实用新型]一种文丘里管效应的风力机转子

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力机的转子系统，特别是涉及一种文丘里管效应(Venturi-tube effect)的风力机转子。

背景技术

对风力发动机技术领域而言，相关技术工作者始终面临着许多挑战，例如：如何提高风能的利用效率，尤其是如何在特定的扫风面积里获得尽可能高的风能利用效率；如何使得风力机的外形体积更为紧凑；如何使得风力机的运行更为安全；如何降低风力机的噪声污染等等，这些始终是摆在风力机行业的一个共同技术难关。

现有的公知、公用的三叶水平轴风力机是一种普及程度最高、最有代表性的风力机，但它同时还具有一些自身的不足之处，如：平均风能利用系数较低，虽然按照贝茨极限理论，它的最高值是0.593，然而，这是永远达不到的，现有最先进技术水平指标约为0.4，但这是在风速约为12米/秒的理想风速，以及尖速比为接近5的条件下等多种条件同时达到最佳的情形下才获得的数据，在复杂多变的实际运行过程中，它的效率是远远达低于0.4这样的水准的；另外，三叶水平轴的一个缺陷是水平轴风轮的尖速比一般在4～7左右，在这样的高速下叶片切割气流将产生很大的气动噪音，同时，很多鸟类在这样的高速叶片下也很难幸免，所以一些国家开始限制甚至禁止实用这种风力机；再者，水平轴风力机运行时风轮的旋转速度很高，在风力很大的时候巨大的离心力经常会造成转子解体损毁，“飞车”伤人事故，也就是说，它们安全性能不是十分理想，在城市屋顶高楼等处都不适合安装，这也限制了它的使用空间；以上等等原因说明，风力机必须进行不断的创新、不断提升以更加适合用户的需求。

然而，就已经公开的各种技术路线，无论是水平轴原理的风力机还是垂直轴原理的风力机，上述问题都不能找到真正理想的解决方案。

以下根据相关知识背景和背景技术进行说明。本说明书中多处用到“伯努利原理”、“文丘里管效应”、“叶片翼型”、“尖速比”、“尖速比与风能转换效率的关系”、“风能捕获效率”等多个名词以及相关知识和原理，这些知识和原理是空气动力学领域和风力发电领域里的基础概念和常识性知识，本说明书不作详细展开论述。经典的文献有《流体力学》(《FluidMechanics》，作者：Frank M.White，出版社：清华大学出版社，原出版社：McGraw-Hill)；《风工程与工业空气动力学》(贺德馨等编著，国防工业出版社)；《工程流体力学》(作者：李文科；中国科学技术大学出版社)，《风能技术(Wind Energy Handbook)》(Tony Burton等著，科学工业出版社出版)等。

发明内容

本实用新型目要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种简介高效尤其是可以利用文丘里管效应的转子系统，能够提高风能的利用效率，尤其是如何在特定的扫风面积里获得尽可能高的风能利用效率；能够使得风力机的外形体积更为紧凑；能够使得风力机的运行更为安全；如何降低风力机的噪声污染等等。

根据空气动力学有关“伯努利原理”尤其是“文丘里管效应”的常识性原理，我们知道：运动或者流动的速度增加会导致流体压力的降低，文丘里效应管利用的是伯努利原理就是流体的流速越大压力越小，文丘里效应管的原理是当风吹过阻挡物时，在阻挡物的背风面上方端口附近气压相对较低，从而产生吸附作用并导致空气的流动。文丘里效应管的原理是构建一个压缩流场，把气流“由粗变细”，以加快气体流速，流速加快必然会出现流体压力下降的情形，使气体在文丘里效应管出口的后侧形成一个“真空”区。当这个真空区靠近工件时会对周围的风产生一定的吸引作用。