一种采用局部后掠叶片的升力型垂直轴风力机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109812381A(43)申请公布日2019.05.28(21)申请号201910192485.1(22)申请日2019.03.14(71)申请人沈阳航空航天大学地址110136辽宁省沈阳市道义经济开发区道义南大街37号(72)发明人朱建勇庄林学李国文张瑞清(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人梁焱(51)Int.Cl.F03D3/06(2006.01)F03D9/25(2016.01)权利要求书1页说明书2页附图2页(54)发明名称一种采用局部后掠叶片的升力型垂直轴风力机(57)摘要一种采用局部后掠叶片的升力型垂直轴风力机，包括发电机、横臂支撑杆、塔杆及局部后掠叶片；发电机竖直安装在塔杆顶部，横臂支撑杆一端与发电机相连，横臂支撑杆另一端与局部后掠叶片相连；局部后掠叶片包括直叶片段和后掠叶片段，后掠叶片段对称分布在直叶片段上下两端；横臂支撑杆连接在直叶片段的展向中心处；局部后掠叶片的直叶片段和后掠叶片段的横截面形状相同，均采用翼型；在局部后掠叶片的展向方向上，局部后掠叶片的投影长度设为H1，所述直叶片段的半长度设为H2，且H2:H1＝1％～49％；后掠叶片段的后掠角设为β，且β＝1°～89°；局部后掠叶片的数量为1～99；当升力型垂直轴风力机采用局部后掠叶片后，气动效率和年平均发电量均得到明显提升。CN109812381ACN109812381A权利要求书1/1页1.一种采用局部后掠叶片的升力型垂直轴风力机，其特征在于：包括发电机、横臂支撑杆、塔杆及局部后掠叶片；所述发电机竖直安装在塔杆顶部，横臂支撑杆一端与发电机相连，横臂支撑杆另一端与局部后掠叶片相连；所述局部后掠叶片包括直叶片段和后掠叶片段，后掠叶片段对称分布在直叶片段上下两端；所述横臂支撑杆连接在直叶片段的展向中心处。2.根据权利要求1所述的一种采用局部后掠叶片的升力型垂直轴风力机，其特征在于：所述局部后掠叶片的直叶片段和后掠叶片段的横截面形状相同，均采用翼型。3.根据权利要求1所述的一种采用局部后掠叶片的升力型垂直轴风力机，其特征在于：在所述局部后掠叶片的展向方向上，局部后掠叶片的投影长度设为H1，所述直叶片段的半长度设为H2，且H2:H1＝1％～49％。4.根据权利要求1所述的一种采用局部后掠叶片的升力型垂直轴风力机，其特征在于：所述后掠叶片段的后掠角设为β，且β＝1°～89°。5.根据权利要求1所述的一种采用局部后掠叶片的升力型垂直轴风力机，其特征在于：所述局部后掠叶片的数量为1～99。2CN109812381A说明书1/2页一种采用局部后掠叶片的升力型垂直轴风力机技术领域[0001]本发明属于垂直轴风力机技术领域，特别是涉及一种采用局部后掠叶片的升力型垂直轴风力机。背景技术[0002]目前，能源紧缺和环境污染是已经成为威胁人类发展的两大主要问题，积极开发和利用新能源则是缓解上述问题的有效途径之一。风能作为一种可再生无污染的清洁能源，经过几十年的发展，风电技术现已成为发展和应用最成熟的技术之一。风力机是利用风能的主要设备，将风能转换为机械能，进而通过发电机将机械能转换为电能，而风力机气动特性的优劣直接影响风力机的输出功率及发电效率。升力型风力机是依靠风力机叶片升力做功的风力机，主要结构型式包括水平轴风力机和垂直轴H型风力机，升力型风力机转速较快，在较高的尖速比下具有较高的风能利用系数，目前在分布式发电领域已得到较为广泛应用。垂直轴H型风力机是典型的升力型垂直轴风力机，其结构特点是由多个直叶片竖直围绕着旋转轴做功进而发电。[0003]随着分布式发电的迅猛发展，小型风力机因其结构尺寸小、安装灵活等优点越来越得到重视。然而，由于分布式发电的风场异于大规模集中式发电的优质风场，分布式发电的风场环境通常具有低平均风速、大湍流度以及强非定常性等气动特征。在这样的风场环境下，升力型风力机的风能利用系数普遍较低。[0004]为了提高小型升力型风力机的气动效率，目前普遍从风力机叶片采用的翼型、风力机的气动外形参数优化、发电机的选择等各个方面开展了研究。然而，单纯地从这几个方面进行优化很难大幅度地提高现有风力机的气动效率。为了提高小型升力型风力机的气动效率，必须突破现有小型风力机常规叶片的气动外形设计。发明内容[0005]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种采用局部后掠叶片的升力型垂直轴风力机，突破了常规升力型垂直轴风力机直叶片的设计理念，其采用的局部后掠叶片具有新颖的气动外形布局，与传统的直叶片相比，气动效率和年平均发电量均得到明显提升。[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种采用局部后掠叶片的升力型垂直轴风力机，包括发电机、横臂支撑杆、塔杆及局部后掠叶片；