[发明专利]用于流体涡轮机的环形箔片的气动改进

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月20日提交的美国临时专利申请NO.61/549,465的优先权和权益，其全部内容在此以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及流体涡轮机领域，以及更具体地涉及用于罩式涡轮机的环形翼型件。

背景技术

用于发电的实用规模的风力涡轮机具有转子，其通常包括一个至五个开放的叶片。各风力涡轮机的转子将风能转变为旋转扭矩，该旋转扭矩驱动以旋转方式直接或经由传动装置联接至转子的至少一个发电机，以将机械能转换为电能。一些风力涡轮机包括环形翼型件形式的一个或多个罩，其可通过吸收更多的空气穿过风力涡轮机而增加风力涡轮机的效率，例如，美国专利NO.8,021,100中描述的多罩式风力涡轮机。

发明内容

本文描述的示例实施例包括但不限于用于罩式流体涡轮机的环形流体箔片，并且罩式流体涡轮机包括一个或多个环形流体箔片。一个实施例包括一种用在能量获取流体涡轮机中的具有空气动力性轮廓的环形流体箔片。环形流体箔片包括：抽吸面，其面朝所述环形流体箔片的中心纵向轴线；以及压力面，其与所述抽吸面相对。所述环形流体箔片还包括陡直形突起，其位于所述环形流体箔片的后部，所述陡直形突起从所述压力面向外且远离所述环形流体箔片的非突起部分的弦延伸。

在一些实施例中，所述环形流体箔片的侧向截面具有所述陡直形突起的纵向轴线，该纵向轴线相对于所述环形流体箔片的非突起部分的弦成85度至120度之间的角度取向。在一些实施例中，所述环形流体箔片的侧向截面具有所述陡直形突起的纵向轴线，该纵向轴线大约垂直于所述环形流体箔片的非突起部分的弦取向。

在一些实施例中，所述陡直形突起的高度是弦长度的0.5％至30％之间。在一些实施例中，所述陡直形突起的高度是弦长度的1％至10％之间。

在一些实施例中，所述陡直形突起具有构造为在所述陡直形突起下游且接近陡直形突起处产生反向旋转的一对流体涡系的形状。在一些实施例中，在所述陡直形突起下游且接近陡直形突起处产生的所述反向旋转的一对流体涡系使来自所述抽吸面的流动流偏向远离所述中心轴线。在一些实施例中，在所述陡直形突起下游且接近陡直形突起处产生所述反向旋转的一对流体涡系，而不存在所述抽吸面上的边界层流动分离。

在一些实施例中，所述陡直形突起限定从所述陡直形突起的前表面向所述陡直形突起的后表面延伸的通道。在一些实施例中，所述通道包括至少部分地将所述陡直形突起和所述环形流体箔片的非突起部分分离的狭槽。

一个实施例包括能量获取流体涡轮机，其具有：转子，其构造为围绕中心纵向轴线旋转；以及环形流体箔片，其具有所述转子下游处的后缘。所述环形流体箔片包括：抽吸面，其面朝所述中心轴线；以及压力面，其与所述抽吸面相对。位于所述环形流体箔片的后部处的陡直形突起从所述压力面向外且远离所述环形流体箔片的非突起部分的弦延伸。

另一实施例包括一种用在能量获取流体涡轮机中的具有轮廓的环形流体箔片。环形流体箔片包括：抽吸面，其面朝所述环形流体箔片的中心轴线；以及压力面，其与所述抽吸面相对。所述压力面和所述抽吸面由所述环形流体箔片后部处的钝形表面接合。所述环形流体箔片具有带中弧线的截面构型，该中弧线在所述后部比在所述环形流体箔片的前部具有更大的曲率。

在一些实施例中，所述钝形表面和所述构型构造为在所述后部下游且接近所述后部处形成反向旋转的涡系，其使来自所述抽吸面的流动流偏向为远离所述中心轴线。在一些实施例中，来自所述抽吸面的流动流被偏向为远离所述中心轴线，而不存在所述抽吸面上的边界层分离。

在一些实施例中，所述中弧线在所述后部的曲率是所述中弧线在所述前部的曲率的1.5倍至2.5倍之间。

另一实施例包括一种能量获取流体涡轮机，其具有：转子，其构造为围绕中心轴线旋转；以及环形流体箔片，其具有所述转子下游处的后缘。所述环形流体箔片包括：抽吸面，其面朝所述中心轴线；以及压力面，其与所述抽吸面相对。所述压力面和所述抽吸面由所述环形流体箔片后部处的钝形表面接合。所述环形流体箔片具有带中弧线的截面构型，该中弧线在所述后部比在所述环形流体箔片的前部具有更大的曲率。

在一些实施例中，所述环形流体箔片是喷射器罩，并且所述流体涡轮机还包括在所述喷射器罩上游处的混合器罩。在一些实施例中，所述环形流体箔片是混合器罩，并且所述流体涡轮机还包括在所述混合器罩下游处的喷射器罩。