[发明专利]一种垂直轴风力机叶片组件及其合成射流控制方法

权利要求书

1.一种垂直轴风力机叶片组件，设置在垂直轴风力机底座上，其特征在于，包括：

多个叶片本体，每个所述叶片本体的上下两端通过固定杆件固定在所述垂直轴风力机的转轴上；

合成射流激励器，沿所述叶片本体的叶高方向均匀串列设置在所述叶片本体中；以及

多个射流孔，设置于所述叶片本体的尾缘处，

其中，所述合成射流激励器包括：

壳体，呈正方体形，设有上开口和下开口，所述上开口的截面面积大于所述下开口的截面面积；

压电薄膜，呈正方形，覆盖于所述下开口，且尺寸与所述下开口相匹配；

射流通道，与所述上开口连通，且尺寸与所述上开口相匹配；

压电驱动器，设置于所述压电薄膜的下方，在矩形脉冲信号驱动下发生逆压电效应，从而驱动所述正方形压电薄膜产生周期性的上下振动，引起所述壳体中的空气随之振动，进而在所述射流通道中产生周期性吹吸气效应，将消耗的电能转化为流体动能；以及

控制箱，设置于所述转轴上方，且与所述压电驱动器电连接，用于向所述压电驱动器输入所述矩形脉冲信号，

所述控制箱包括用于发出所述矩形脉冲信号的矩形脉冲信号发生器，

所述垂直轴风力机叶片组件的合成射流控制方法，包括如下步骤：

步骤1，根据所述射流孔的起始位置参数判断所述叶片本体的起始方位角处于吸力面还是压力面，若所述叶片本体的起始方位角判断为处于吸力面，则开启所述合成射流激励器；若判断为处于压力面，则关闭所述合成射流激励器；

步骤2，采用风速仪测量得到来流风速，采用转速仪测量得到叶片本体的转速，采用数据处理器根据所述来流风速以及所述叶片本体的转速得出尖速比λ；

步骤3，由所述尖速比λ以及所述射流孔的所述起始位置参数获得控制函数的形状参数，再通过角位移传感器得出叶片本体方位角的变化值，结合所述叶片本体方位角的变化值与所述控制函数的形状参数，得出此时对应的吹气射流系数C_μ；

步骤4，判断所述吹气射流系数C_μ是增大、减小还是减为0，若变为0，则回到步骤1至3；

步骤5，根据所述吹气射流系数C_μ的变化对所述矩形脉冲信号进行变幅或者变频；

步骤6，将变幅或变频后的所述吹气射流系数C_μ输入至所述矩形脉冲信号发生器中，从而发出所述矩形脉冲信号，并将该矩形脉冲信号输入至所述合成射流激励器中的所述压电驱动器发生逆电反应，使所述压电薄膜随之振动。

2.根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶片组件，其特征在于：

其中，所述叶片本体的个数为3个。

3.根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶片组件，其特征在于：

其中，所述射流孔的个数不少于10个。

4.根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶片组件，其特征在于：

其中，所述矩形脉冲信号的频率范围为10Hz～5kHz。

5.根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶片组件，其特征在于：

其中，所述射流通道的中心线与所述叶片的弦向的射流角δ为15°～90°。

6.根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶片组件，其特征在于：

其中，所述控制箱包括：

风速仪，用于测量来流风速；

转速仪，用于测量所述叶片本体的转速；

角位移传感器，用于测量所述叶片本体方位角的变化值；以及

数据处理器，用于处理测量得到的所述风速、所述转速和所述角位移。

7.根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶片组件，其特征在于：

其中，所述步骤1中的所述射流孔的起始位置参数为起始方位角θ。

8.根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶片组件，其特征在于：

其中，所述步骤3中的控制函数为Lamuda型、分段线性、Sin型、上开口抛物线型函数。