[发明专利]一种错位负压抽吸式聚风装置

说明书

本发明属于风力发电领域，并具体公开了一种错位负压抽吸式聚风装置，包括依次连接的进口段、喉口段和出口段，其中进口段为入口截面呈椭圆形或圆形并且沿气体流动方向逐渐光滑收缩的腔道结构；出口段为出口截面呈椭圆形或圆形并沿气体流动方向逐渐光滑扩大的腔道结构；喉口段的最窄截面为圆形并且其轴线分别与入口截面和出口截面的轴线相交。本发明采用进口段与出口段错位布置的方式使得两者的工作状态互不影响，从而产生较大的抽吸力使得喉口处的流体流速大幅提升；并通过确定各段的最佳尺寸范围从而保证该装置能够高效工作；此外，本发明不仅可用于低速风场，还可以用于常规高速风场，有利于风力发电机组向小型化发展。

技术领域

本发明属于风力发电领域，更具体地，涉及一种错位负压抽吸式聚风装置。

背景技术

风能的能量密度与风场风速的三次方成正比，因此在风力发电领域如果能够提高来流风的流速，就可以极大地提升来流风的能量密度，进而提高风力发电的发电效率。低速风由于能量密度低等缺点，在风力转化上难以被利用。但是在城市等用电核心区，低速风的存在时长在全年所占的比例相当高，因而造成了严重的资源浪费。

现有技术中对低速风的利用已经提出了一些解决方案。例如，CN201510005142.1公开了一种风力发电装置及其制造方法，其中采用聚风罩提高低风速下的发电效率，CN201320643199.0公开了一种聚风型风力发电装置，其中通过设置喇叭筒形的聚风通道提高风速，扩大风速利用范围，但是上述方法的制造成本较高，并且抗风强度较低。

利用文丘里效应制成的缩放管型聚风筒是目前的主要研究重点。例如，CN201410195950.4公开了一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机，其中通过将风力引入截面积渐缩的文丘里管用以提高风速，但是因为文丘里管与扩压管的轴线在一个水平线，均存在于均匀的来流风运动轨迹上，而出风口周围的流速低于来流风速从而降低了出风口的抽吸效果，造成采用传统文丘里型聚风筒的聚风能力并没有得到较大提高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种错位负压抽吸式聚风装置，其中对其关键组成部件进口段与出口段的具体结构及其设置方式进行改进研究，同时对其整体结构布局重新做出针对性设计，相应可以提高该装置的聚风效果，因而尤其适用于低速风场和常规高速风场的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种错位负压抽吸式聚风装置，包括依次连接的进口段、喉口段和出口段，其特征在于：

所述进口段为入口截面呈椭圆形或圆形并且沿气体流动方向逐渐光滑收缩的腔道结构，用于加速汇聚来流风；

所述出口段为出口截面呈椭圆形或圆形并且沿气体流动方向逐渐光滑扩大的腔道结构，并且所述入口截面的轴线与所述出口截面的轴线平行，使得来自所述喉口段的风顺畅过流的同时对其形成抽吸作用，从而有效提高所述喉口段流体的流速；

所述喉口段的最窄截面为圆形并且其轴线分别与所述入口截面的轴线和所述出口截面的轴线相交，使得所述进口段与所述出口段错位布置，进一步提高所述喉口段流体的流速。

作为进一步优选地，上述三段结构之间采用圆弧连接，并且各结构的弧线相切约束，使其整体符合流动特征。

作为进一步优选地，上述三段结构之间的圆弧半径为所述最窄截面直径的0.8倍～2倍。

作为进一步优选地，所述入口截面面积为所述最窄截面面积的2倍～4倍。

作为进一步优选地，所述出口截面面积为所述最窄截面面积的2倍～4倍。

作为进一步优选地，所述入口截面与所述最窄截面的中心点间距为所述最窄截面直径的0.8倍～1.5倍。

作为进一步优选地，所述最窄截面与所述出口截面的中心点间距为所述最窄截面直径的0.8倍～1.5倍。