[发明专利]水平轴风力机的高效集风罩及其设计方法

权利要求书

1.水平轴风力机的高效集风罩，其特征在于，包括进风口与出风口，所述进风口与出风口由单侧型线以轴线为中心旋转360°而成，所述单侧型线包括圆弧和一段边缘直线组合而成，所述边缘直线设于出风口处。

2.水平轴风力机的高效集风罩的设计方法，其特征在于，包括如下设计步骤：

步骤一：根据设计功率、设计风速以及预计风能利用系数0.7，带入P＝1/2ρV³πR²Cp公式，进而确定风力机叶轮的旋转直径D。

步骤二：考虑集风罩的结构变形，在风力机叶轮旋转直径D的基础上增大200mm得到集风罩最小截面直径D₀；

根据集风罩最小截面直径D₀与集风罩长度L的比值为0.2～0.25，确定集风罩长度L；

根据集风罩进口截面直径D₁与集风罩最小截面直径D₀的比值1.2～1.3，确定集风罩进口截面直径D₁；

根据集风罩出口截面直径D₂与集风罩最小截面直径D₀的比值1.3～1.35，确定集风罩出口截面直径D₂；

根据边缘直线长度L₀与集风罩最小截面直径D₀的比值0.05～0.1，确定边缘直线长度L₀。

步骤三：在直径坐标系建立集风罩的型线，以集风罩中心轴线为X轴，以任意径向为Y轴，集风罩的最小截面的X坐标为0，集风罩进口截面距离集风罩最小截面的轴线距离为集风罩长度L的9/19，集风罩出口截面距离集风罩最小截面的轴线距离为集风罩长度L的10/19。

根据集风罩进口截面、最小截面和出口截面的直径和轴向长度确定集风罩型线的三个坐标点A(-9L/19,D₁/2)、B(0,D₀/2)和C(10L/19,D₂/2)，集风罩的边缘直线与集风罩的出口截面共面，集风罩边缘直线的两点坐标分别为C(10L/19,D₂/2)和D(10L/19,D₂/2+L₀)。

过A、B、C三点作圆弧，然后连接C和D两点得到集风罩的型线，然后将型线沿着X轴旋转360°得到集风罩的三维气动外形。

3.根据权利要求2所述的水平轴风力机的高效集风罩的设计方法，其特征在于，所述集风罩最小截面直径D₀与集风罩长度L的比值0.22。

4.根据权利要求2所述的水平轴风力机的高效集风罩的设计方法，其特征在于，所述集风罩进口截面直径D₁与集风罩最小截面直径D₀的比值1.25。

5.根据权利要求2所述的水平轴风力机的高效集风罩的设计方法，其特征在于，所述集风罩出口截面直径D₂与集风罩最小截面直径D₀的比值1.32。

6.根据权利要求2所述的水平轴风力机的高效集风罩的设计方法，其特征在于，所述边缘直线长度L₀与集风罩最小截面直径D₀的比值0.075。