[实用新型]车辆用涡街发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其是一种利用卡门涡街产生交流电流的装置，该装置将流体流动过程中产生的动能转化成电能。

背景技术

描述流体(如空气、水等)的运动时，经常用到一个无量纲数，雷诺数(Reynolds number)，它描述了流体的惯性力和粘性力之比。可压缩流体的雷诺数Re可以用下式来表示，

Re=ρV∞Lμ---(1)]]>

其中，ρ，V_∞，μ分别代表流体的密度，速度和动力粘性系数；L代表物体的特征长度尺度。当流体绕过非流线形物体时，由于物体表面的粘性边界层中存在逆压梯度，表面边界层开始分离，经过一定时间的发展，物体后方的尾迹中，根据不同的雷诺数，形成不同流动模式。大量的理论和实验证明，雷诺数从50到500范围内，尾迹区域内会形成稳定的、成对的、交替排列的、旋转方向相反的、固定间距的，以层流为核心的旋涡。这样的流动模式被称为卡门涡街。因为德国的流体力学家冯·卡门(1881～1963)率先对这种现象进行了研究而得名。图1是卡门涡街形成示意图。卡门涡街中的旋涡的结构可以用环量守恒的原理来解释。即当一个涡从非流线型物体(或称旋涡发生体)的边界层脱落时，必然有与之环量相反的涡的存在。在现实中，当流体流过建筑物、电线、桥墩时都会产生卡门涡街。卡门涡街中的旋涡的结构是稳定的，而且旋涡产生频率和流体流速的关系是确定的。卡门涡街中还常用到无量纲参数Strouhal数来描述流场的特征，Strouhal数St定义为

St=fLV∞---(2)]]>

其中，f为旋涡的脱落频率，其他变量如前所述。Strouhal数一般为固定值0.21。因而流速可以通过测量旋涡脱落频率来获得。广泛使用的卡门涡街流量计就是根据这个原理制成的。

在旋涡发生体后方的卡门涡街中，旋涡会沿来流方向向后运动。同时由于单个旋涡的环量的存在，这个涡会受到一个与来流垂直方向上的作用力，即升力。因而在卡门涡街中，流体会在与来流方向垂直的方向上受到周期性交替变化的作用力。根据作用力和反作用力原理，流体也会对这个非流线型物体产生一个周期性交变的、与来流方向垂直的作用力，因而物体会在来流方向垂直的方向上产生振荡。某些工程实践中应该避免这类现象的发生，因为这种振荡会引起物体的疲劳和损坏。例如美国塔科玛峡谷桥(Tacoma Narrow Bridge)风毁事故即是由卡门涡街引起的。

如何利用卡门涡街产生的这种振荡的能量转化成可利用的能量，如电能，是本发明解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，并利用上述背景技术，设计了一种可将流体流动时产生的动能转化成电能的装置。

本发明卡门涡街发电装置通过下述技术方案予以实现：

一种卡门涡街发电装置，包括，

壳体，所述壳体的两端贯通，其中一端为流体的入口端，一端为流体的出口端；

永磁铁，位于所述壳体内的两对应面，并且所述一面永磁铁N极与另一面永磁铁S极对应，在壳体内形成磁场；

旋涡发生体，其大体位于壳体内，当流体通过时，能产生卡门涡街；

金属线圈，其位于所述磁场中，其在所述卡门涡街作用下规律性切割磁力线，并使穿过所述金属线圈的磁通量发生变化，产生感应电流。

在上述技术方案中，所述永磁铁沿壳体底部或顶端设置在壳体的左右对应面上，所述永磁铁的高度h满足公式：其中H为壳体内腔的高度，L为旋涡发生体的特征长度；所述金属线圈设置在所述旋涡发生体上。