[发明专利]马路吸尘车车载小型风力发电装置及其发电方法

权利要求书

1.马路吸尘车车载小型风力发电装置，由入口风管、整流罩、上层导流叶片、下层导流叶片、导流层薄壁、出口风管、叶轮、永磁直流发电机和发电机支架组件组成，其特征在于：所述入口风管的入风口呈方形，出风口呈圆形；入口风管与出口风管相接组成风管道；所述的导流层薄壁设置在出口风管的入风口处，且导流层薄壁外壁与出口风管内壁通过沿周向均布的n片上层导流叶片连接，n≥36；整流罩与导流层薄壁内壁通过沿周向均布的n/2片下层导流叶片连接；所述的永磁直流发电机设置在出口风管的出风口处，且与出口风管内壁通过发电机支架组件连接；所述的叶轮固定在永磁直流发电机的输出轴上；叶轮设有沿周向均布的三片叶轮叶片；

所述入口风管的出风口内径为500mm；所述出口风管的内径为500mm、厚度为20mm；所述上层导流叶片的厚度5mm，高度为63mm，迎风面和背风面均呈半径为106mm的圆弧面；所述下层导流叶片的厚度为5mm，高度为76mm，迎风面和背风面均呈半径为80mm的圆弧面；上层导流叶片相对出口风管轴线的叶片安装角为30度，上层导流叶片进口角为17度，出口角为60度；下层导流叶片进口角为8度，出口角为60度；整流罩呈锥形，整流罩底面直径为200mm，整流罩长296mm，与出口风管同轴；所述叶轮叶片的长度为165mm，叶轮叶片相对出口风管轴线的叶片安装角为20度，叶轮叶片材质为铝；所述永磁直流发电机的额定功率为3千瓦，电压为400伏至700伏，最高转速每分钟700转。

2.根据权利要求1所述的马路吸尘车车载小型风力发电装置，其特征在于：所述的发电机支架组件有三个；发电机支架组件包括发电机支架和两块支架圆弧板；发电机支架两端与内侧支架圆弧板外壁和外侧支架圆弧板内壁分别固定；三个发电机支架组件的内侧支架圆弧板内壁均与永磁直流发电机的座体固定，三个发电机支架组件的外侧支架圆弧板外壁均与出口风管内壁固定。

3.根据权利要求1所述的马路吸尘车车载小型风力发电装置，其特征在于：所述叶轮叶片的建模过程如下：选取叶片多条型线上的点，存放在文本格式文档中；在MATLAB中读入文本格式的型值点，然后采取三次B样条曲线拟合方法拟合叶片空间样条曲线，并得到叶片空间样条曲线的空间坐标数据，叶片空间样条曲线包含了叶片曲面的纬线和经线；将叶片空间样条曲线的空间坐标数据保存在dat数据文件中，并将dat数据文件导入到UG软件中，通过对这些数据点进行拟合，得到叶片的空间三维框架，并通过优化和局部点坐标调整，最后采用UG的曲面造型功能得到叶片模型。

4.根据权利要求1所述的马路吸尘车车载小型风力发电装置，其特征在于：所述的入口风管、整流罩、上层导流叶片、下层导流叶片、导流层薄壁、出口风管、叶轮、永磁直流发电机和发电机支架组件都是在UG中建模，建好模型后，将模型导入到ANSYSICEM CFD软件中；在ANSYSICEM CFD软件中将模型中的永磁直流发电机和发电机支架组件去掉，且重新画上一根旋转轴代替永磁直流发电机，然后划分网格；将划分网格后的模型导入到ANSYS FLUENT模块中进行流场分析。

5.根据权利要求4所述的马路吸尘车车载小型风力发电装置，其特征在于：ANSYSICEMCFD软件中划分网格时，采用6DOF动网格模型，利用该动网格模型时，需要计算该动网格模型的质量、三方向转动惯量、三方向转动惯性矩及重心坐标；而在UG中建立模型时只要设置了材料就可以查询到质量、三方向转动惯量、三方向转动惯性矩及重心坐标这些物理量。

6.根据权利要求4所述的马路吸尘车车载小型风力发电装置，其特征在于：在FLUENT模块下采用VB语言编写duf格式文件，限制旋转轴的5个自由度，只保留绕旋转轴旋转的自由度；在FLUENT中进行动网格参数的设置以及其它设置，其它设置：标准K-e湍流模型、标准壁面参数、材料介质、入口风速、进口静压、出口静压、初始条件、收敛数值、时间步长。

7.根据权利要求4或6所述的马路吸尘车车载小型风力发电装置，其特征在于：运行结果出来后在FLUENT中查看分析过程中叶片承受的压强以及在上、下层导流叶片作用下风在入口风管和出口风管中的流线。