[实用新型]智能大功率风车

说明书

技术领域

本实用新型智能大功率风车，由3只或多只智能叶片组成的垂直轴型风车。实验证明：智能大功率风车将会极大提高现有风车的效率，并可以成倍地提高单台风车的总功率。智能大功率风车将带来一场风动力领域的技术革命和进步。

背景技术

我国人口众多，资源相对不足，许多重要资源人均占有量远低于世界平均水平。我国石油资源最终可采储量仅为世界总量的3％左右，不可再生资源储量正在不断减少，经济发展和资源、环境保护的矛盾日益突出，应对能源安全挑战是我国可持续发展的战略重点之一。在可再生资源中，风能储量丰富。对风能的开发和利用十分重要，但是，如何提高风能的利用效率是摆在面前的重要课题。

目前使用的垂直轴型风车，由于叶片在逆风不做功时，无法减小叶片逆风驱动阻力系数，因而风车效率太低，未能得到广泛的推广使用。而智能大功率风车不仅成功地将不做功时叶片原截面面积缩小成线状，极大减小叶片逆风驱动阻力系数，成倍增加了风车单组叶片做功的效率；同时，智能大功率风车能够在风车塔杆的垂直和水平方向，增加叶片或叶片转组组合，可以超大规模地提高单台风车的总功率。

发明内容

为了克服现有技术结构的不足，本实用新型提供智能大功率风车。

本实用新型智能大功率风车，具有下述技术特征：

智能大功率风车是智能垂直轴型风车，由3只或多只智能叶片组成，风车叶片底面是活动的，底面上缘设置铰链与叶片框架的下缘相连接；也可以在活动底面的1/2以上部分设置转动轴，活动的底面可以单向向上翻动接近90度，它只允许气流单向通过。

当叶片迎风做功时，底面会自动紧贴边缘底框架，使做功截面面积最大化，实现最大出力；当叶片逆风不做功时，活动的底面会在风力的作用下向上翻动近90度，允许气流通过叶片框架。因此，不做功时叶片原截面面积缩小成线状，极大减少了不做功时C_T2阻力系数，从而成倍增加了风车单组叶片做功的效率。

在风车塔杆的垂直和水平方向，增加叶片转组进行组合，可以超大规模地提高了单台风车的总功率。

智能大功率风车为了克服叶片周期性变化所引起的气动载荷和垂直轴受力不均匀的影响，可以在垂直轴上设置一个或多个不同半径的飞轮。

智能大功率风车的风车活动叶片与框架接触面，设置带凹槽的减振橡塑条，或者其它减振设施，降低噪音。

智能大功率风车的叶片做功受力面，设计为粗糙的表面，以增加了叶片做功的效率；背面设计为光滑的表面，以减少叶片不做功时的阻力。

智能大功率风车会借助风力自动改变做功叶片受力面积。当迎风做功时，叶片会自动展开到最大面积，实现最大出力；当逆风不做功时，叶片会借助风力自动将原面积缩小成线状，从而成倍增加了风车单组叶片做功的效率。同时，智能大功率风车能够在风车塔杆的垂直和水平方向，增加叶片或叶片转组组合，可以超大规模地提高单台风车的总功率。

根据“风能利用技术”郭新生著，《化学工业出版社》2007年5月出版。对风能利用技术做出下述明确表述：

“理论上可用风能：

单位时间内垂直流过截面F的空气，拥有的做功的能力称为风能的功率(W)：

W＝1/2p Fv³

其中：空气密度为p、速度为v、截面积为F，

风能E＝1/2pFtv³

表示在时间t内流过截面F的风能。

风能功率的大小与风速的立方成正比，也与流动空气的密度和垂直流过面积成正比。”——23p

风力机可以做成水平轴式的和垂直轴式的，叶片可采用升力型或阻力叶型，——29p

在垂直轴风机中，阻力差型风机：

“若垂直轴风力机的叶片在顺风与逆风方向时形状不同，则气流在两方向上作用于叶片的阻力，就有悬殊差别，因而使风车顺利转动。

以风杯式风速表：

设叶片中心在风速中运动的线速度为u，风作用于风杯半球的凹面时，顺风驱动阻力为：T₁＝1/2pC_T1F(v u)²

逆风驱动阻力为：T₂＝1/2pC_T2F(v+u)²

v为风速、式中：C_T1、C_T2分别为杯形叶片顺风凹面，迎风凸面的阻力系数：半球风杯C_T1可达1.33，而C_T2的值仅为0.34；