一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置.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CN113107776A(43)申请公布日2021.07.13(21)申请号202110467186.1(22)申请日2021.04.28(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人潘振海李利春(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人蔡彭君(51)Int.Cl.F03D9/25(2016.01)F03D3/06(2006.01)F03D3/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置(57)摘要本发明涉及一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置，包括支架、能量捕获件和发电模块，能量捕获件的两端通过转动组件与支架转动连接，且输出端与发电模块连接，能量捕获件为刚性柱体，能量捕获件的径向截面包括N条平直线条单元，各平直线条单元的两端延长后与相邻平直线条单元的延长线相交得到多边形，且相邻平直线条单元的端点通过曲线段连接。与现有技术相比，本发明具有能量吸收率高等优点。CN113107776ACN113107776A权利要求书1/1页1.一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置，包括支架(1)、能量捕获件(2)和发电模块(3)，所述能量捕获件(2)的两端通过转动组件与支架(3)转动连接，且输出端与发电模块(3)连接，所述能量捕获件(2)为刚性柱体，其特征在于，所述能量捕获件(2)的径向截面包括N条平直线条单元，各平直线条单元的两端延长后与相邻平直线条单元的延长线相交得到多边形，且相邻平直线条单元的端点通过曲线段连接。2.根据权利要求1所述的一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置，其特征在于，所述平直线条单元为一根或两根线段，且当为两根线段时，两根线段首尾相连形成一个内夹角，所述内夹角为多边形的一个内凹角。3.根据权利要求2所述的一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置，其特征在于，所有平直线条单元均为一根线段。4.根据权利要求1所述的一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置，其特征在于，所述径向截面为旋转对称图形，最小旋转对称角为360°/N。5.根据权利要求1所述的一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置，其特征在于，所述多边形为轴对称图形。6.根据权利要求1所述的一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置，其特征在于，所述曲线段为圆、椭圆、抛物线或双曲线的一部分。7.根据权利要求1所述的一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置，其特征在于，所述能量捕获件(2)为等截面柱体。8.根据权利要求1所述的一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置，其特征在于，所述能量捕获件(2)为非等截面柱体。9.根据权利要求1所述的一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置，其特征在于，所述能量捕获件(2)的轴线竖直布置。10.根据权利要求1所述的一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置，其特征在于，所述能量捕获件(2)共设有多个，且各能量捕获件(2)的输出端相互耦合与发电模块(3)连接。2CN113107776A说明书1/4页一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置技术领域[0001]本发明涉及涡激发电领域，尤其是涉及一种基于改进截面柱体的涡激效应的发电装置。背景技术[0002]大自然中的风、江河的水流、潮汐以及洋流都携带者巨大的能量，主要是流体流动的动能，充分利用这些能量将为人类产生大量的电能。因此，科学家提出利用流体动能来进行发电的技术，然而现有的利用流体动能发电的装置结构较为复杂，同时不能吸收各个方向的流体动能，对能量的捕获效率较低。[0003]流体流过刚体时，由于物体后方的涡旋脱落，对物体产生了脉动载荷，会导致刚体发生运动，是为涡激效应，同时刚体的运动作用于流体，改变尾流状态。在这个过程中，流体的动能被收集并转化为物体的动能。而涡激效应发电技术，则是充分利用涡激效应，将流体的动能转化为机械动能，进而利用该机械动能经由发电装置进行发电。相比涡激振动的其他形式，利用能量捕获装置发生绕轴线的旋转进行发电更加可靠，转换方式更加自然。[0004]目前，利用涡激效应的发电装置一般采用圆形、椭圆形或多边形截面的柱体。由于涡激效应，可绕轴线旋转的柱体在不同流速的流体作用下会发生周期性摆动、随机摆动以及单向旋转等几种状态。其中，单向旋转是较为理想的有利于稳定持续发电的运动状态。然而从实际应用的角度，对涡激效应下的旋转运动而言，圆形、椭圆等圆角截面的柱体不易产生涡激效应，三角形、四边形等尖角的多边形截面的柱体更易发生涡激振动，但是由于三角形、四角形等规则截面形状的逆旋转方向的阻流作用，随机摆动较为常见，单向旋转只有在流速足够大的情况下才会发生。因此传统的截面的柱体对流体能