[实用新型]风力机风轮局部强聚能环

说明书

技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，特别涉及一种风力机风轮局部强聚能环的设计方法。

背景技术

目前千瓦级及以上的风力发电机风轮叶片基本上直接安装在轮毂上，不仅叶片的强度低，而且不利于风能的捕获，导致风力机的启动风速较高，风力机的工作效率降低。

发明内容

本实用新型提供了一种风力机风轮局部强聚能环，其特征在于，该局部强聚能环安装在风轮上，其中局部强聚能环由风轮叶片定位固定，且以风轮旋转轴线为中心呈中心对称布置；局部强聚能环的形状为圆形，其截面形状自迎风方向依次为：直角三角形，其斜边朝向风轮旋转轴线，且顶角的角度为0＜γ＜90°；叶片宽度域为长方形，尺寸为l×B；而后为四分之一长椭圆形，长半轴为短半轴为l，且椭圆边向着风轮旋转轴线，各边联结处光滑；其中，l为局部强聚能环在半径方向上的宽度，B为风轮叶片的轴向宽度。

所述局部强聚能环的半径为r＝αR，α的取值范围为局部强聚能环在半径方向上的宽度为l＝βR，β的取值范围为0～1，风能利用提高系数ϵ=α6(α-β)4+1-α2,]]>其中，α为局部强聚能环半径系数，β为局部强聚能环径宽系数，R为风轮半径。

本实用新型的有益效果为：采用本实用新型所述的风力机风轮局部强聚能环，以风轮直径20m、30m、40m、50m、60m和70m为例计算，相同风轮直径的风力发电机组可将风能利用率提高2.8％-42％，启动风速明显降低，可以有效的提高风力机的工作效率。

附图说明

图1为局部强聚能环的位置及结构图；

图2为A-A面的结构示意图。

图中标号：

1-风轮叶片；2-局部强聚能环；3-风轮轮毂。

具体实施方式

本实用新型提供了一种风力机风轮局部强聚能环及其设计方法，下面通过附图说明和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

图1为局部强聚能环的位置及结构图；图2为A-A面的结构示意图。局部强聚能环2的形状为圆形，其截面形状自迎风方向依次为：直角三角形，其斜边朝向风轮旋转轴线，且顶角的角度为γ＝30°，底边为l；叶片宽度域为长方形，尺寸为l×B；而后为四分之一长椭圆形，长半轴为短半轴为l，且椭圆边向着风轮旋转轴线，各边联结处光滑；其中，l为局部强聚能环在半径方向上的宽度，B为风轮叶片的轴向宽度。根据贝兹理论，风轮捕获的最大风能为：

W=1627×12πρR2V3---(1)]]>

式中：W为风轮捕获的最大风能；ρ为空气密度；R为风轮半径；V为通过风轮的风速。

在风轮上设置局部强聚能环2，设局部强聚能环2的半径为r，局部强聚能环2在半径方向上的宽度为l，根据贝兹假设，空气为不可压缩的流体，则：存在连续性方程：

πr²V＝π(r-l)²V₀    (2)

式中V₀为环内风速。

则环内风速提高系数k为：