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风力发电机风轮现存在的问题和改进方向

2012-07-19 17:00
魏丁小陆
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  3.目前的风轮叶片无法靠增加宽度的办法提高实度

  飞机机翼设计成大长、宽(展弦)比,才能获得较大的升阻比,并具有较高的效率。如果单纯增加叶片宽度,阻力会急剧增加,升阻比下降,现有风轮叶片无法靠增加宽度的办法增加实度提高风能利用系数。.net

  当然,问题还有很多,现暂不列举。

  二。技术改进方向

  如上图,以笔者的发明专利《风力发电用自适应风轮》(专利号:2008 1 01015693.5)为例做一简单介绍。该风轮由3~4个叶片组成,叶片较宽,每个叶片由若干个羽片组成。其优点在于:.net

  1.该风机风轮能在风速1米/秒的条件下起动,在微风(3级风:3.4-5.4米/秒)条件下额定发电。它能在风速比较小的北京地区使用,适应范围广。

  2.该风机风轮的性能:风速在3~5米/秒(是大风机起动风速,大部分地区常有的风速)条件下,和现有直径相同的风机风轮相比发电功率至少增加50%。在更大的风速条件下,发电功率增幅会有所下降,但仍会增加。

  3.该风机风轮的原理是:由于风轮风叶有自适应风速和转速的能力,风轮在起动时羽片会顺风向偏转,使羽片与气流间夹角(羽片迎角α)接近有利迎角,起动风速低。随着风轮转速提高,空气流动方向会向叶轮转动的反方向偏转,羽片也会向旋转平面方向回转,使羽片迎角在一定范围内等于或接近有利迎角。在较大的风速范围内,叶片升力(Y=Cy•0.5ρV2•S)系数Cy较大;叶片阻力(X= Cx•0.5ρV2•S)系数Cx较小,升阻比较大。升力与阻力在旋转面上的分力之合较大,风轮转动有力,转速高,发电量大。.net

  4.羽片之间是有缝隙的,像鸟的翅膀一样,增加了面积,提高了风轮实度,增加了升力,但阻力增加的却不多,升阻比较大。

  总上所述,该风机风轮实度高,是现有风机的2倍以上;在较大风速范围内,翼型是变化的,叶片迎角等于或接近最佳值,有自适应能力,转动功率大。其结果是:起动风速小(1米/秒);微风发电能力强,适合地区广,运行时间比例高,50%以上的天数可以额定功率发电。风轮直径相同时,平均发电功率比现有风机会大幅度提高,其发电成本有可能下降到水电、火电水平。从技术角度看,该风轮是空气动力学理论与鸟翼仿生学相结合的产物。有专家认为,风力发电用自适应风轮的发展前景可能是革命性的。(作者系原一航空单位总工程师,电邮cn_hl_h@sina.com)。注:该发明可买断或出资联合研制某一型号风机或改进某一风轮,国内优先。

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