[发明专利]一种用于高速车辆风能回收的聚风涵道式风力机

说明书

本发明涉及机动车节能领域，是一种高效的高速机动车风能回收装置和技术。本发明提供一种聚风涵道式风力机的设计。其特征在于：该聚风涵道式风力机安装于车辆的正面机舱部分，不增加车辆迎风面积、不改变车辆实质气动特性；风力机由聚风涵道和安装在涵道内的风力机组成，聚风涵道由前部收缩段，中部涵道段和尾部扩散段组成；利用涵道将迎风气流的静压能部分转换为动能，大幅提高可回收的动能；风机通过传动装置和发电机相连，带动发电机将回收的机械能转化为电能并再次用于辅助驱动车辆或车辆其他能耗用途而再次降低车辆的能耗。因此采用该装置可大幅降低高速行驶车辆的实际能耗和燃油车的污染物排放，对电动汽车则可大大延长实际行驶里程。

技术领域

本发明涉及机动车节能领域，是一种高效的高速机动车风能回收装置和技术。

背景技术

现在是车的世界，全国和全球的车辆数应该是个天文数字，每年消耗的能源和排放的污染物也是天文数字。车辆降耗具有重大的经济意义和环保意义，但降耗确实比较难。申请号为CN2020102671148 的发明专利申请提供了一种利用风力发电机回收车辆高速行驶时作用于车辆发动机舱正面气流动能的一种设计，但该发明专利申请提出的风能回收装置，其能量回收效率较低。本发明提出聚风涵道式风力机的设计，通过该风力机，可大大提高车辆行驶过程中回收的气流动能，提高能量回收效率，可和专利申请 CN2020102671148的方案配合使用，具有相当的经济性和实用性。

发明内容

本发明提供一种聚风涵道式风力机的设计，该聚风涵道式风力机安装于车辆的正面机舱部分，如图1所示，这样可以实现CN2020102671148专利申请的方案中不增加车辆迎风面积及改变车辆总体气动特性的设计原则，用于高效的回收车辆高速行驶时作用于车辆正面机舱的部分空气动能，从而降低车辆能耗，实现高速机动车节能降耗的目的。

进一步的，该风力机由聚风涵道(图3)和安装在涵道内的风力机(图2中(3)所示)组成，如图2所示。聚风涵道如图3所示，由前部收缩段(1)，中部涵道段(2)和尾部扩散段(3)组成，总长度在250-350mm左右，涵道内布置高速高效风力机(图2中(3)所示)用于把气流动能部分转换为机械能，发电机可布置在涵道外部侧面或其他地方，风机的机械能由轴端带轮通过皮带传输到发电机的输入轴 (也可采用其他的传动方式，具体由布置确定)，带动发电机发电，所发电能存储于电池组中，可用于驱动车辆行驶或其他用途。风机及其传动部分用支架安装在涵道壁上，由涵道承受风机的轴向力和带传动的侧向力。

进一步的，根据伯努利方程，流体流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大；速度降为零，压强就达到最大(理论上应等于总压)。因此流体可由静压的变化而产生速度的变化；另一方面，根据动能计算公式可知，流体速度的变化将产生动能的较大变化。在本发明中，由于通过聚风涵道不同断面的气流连续，因此作用于车辆机舱迎风面气流通过涵道时其流速显著增大，其比值为两断面的面积比，此时流体的静压降低，动能显著增大。以本项目实施例中描述的规格为例，在忽略风力机中心部分尺寸的前提下，流过涵道时的气流速度是迎风面气流速度的2.55倍，回收的气流动能理论上可比专利申请CN2020102671148中描述的风力机回收的动能提高6.5倍，大幅提高风力发电机可回收的流体动能，提高能量回收效率。扩散断面主要作用是将从涵道流出的流体扩散分布到后方用于燃油发动机的冷却，对能量回收的影响基本可以忽略不计。

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的实施例。

附图说明

图1聚风涵道式风力机安装位置示意图

图2聚风涵道式风力机结构示意图

图3聚风涵道结构示意图

图4不同车速下S1面和涵道动能曲线图