這樣的葉片制造和加工起來工序較為復雜,葉片前后端要保持完美的流線型也對制造工藝提出了很高的要求,而且葉片后端的轉(zhuǎn)動動作實現(xiàn)需要至少兩個液壓紅同時工作。經(jīng)濟成本陸然上升。
戴湘陣等[“]研制出一種分段式葉片的變槳結(jié)構(gòu),一個大葉片由許多小葉片組成,同時讓葉片在上下的圓形軌道上運行,雖然葉片制造起來相對簡單,但對于實現(xiàn)變槳的控制技術(shù)上來講較為困難。
2.2.5旋轉(zhuǎn)式葉片變獎距結(jié)構(gòu)
尉越喊等[44,45]設(shè)計開發(fā)出了一種依靠底部電機驅(qū)動葉片連桿的方法來使葉片旋轉(zhuǎn),進而改變迎風面積,這種風力機葉片的頂部和底部還裝有導流板,氣動性能優(yōu)異。梁曉艷根據(jù)風力機葉片旋轉(zhuǎn)一周攻角的變化規(guī)律,通過運動仿真分析,制定出了風力機變槳距的具體運行方式。變槳的執(zhí)行結(jié)構(gòu)選擇液壓虹驅(qū)動導打來拉動葉片旋轉(zhuǎn)的方式,而動力來源也是伺服電機[46]。
然而此種方法需要提供風速,風向,風輪位置等信息給控制器,進而分析計算出葉片此時最佳的位置,同時這個信號將被傳遞到每個葉片對應的伺服電機或者液壓紅控制,從而驅(qū)動葉片至需要的角度。這樣一來這種結(jié)構(gòu)雖然能實現(xiàn)變槳的目的,然而這種機構(gòu)過于繁瑣,造價高昂,由于缺少電能,風能發(fā)熱項目也就不能應用此種變槳結(jié)構(gòu)。
2.3本章小結(jié)
本章列舉了幾種垂直軸變槳距結(jié)構(gòu),包括錐齒輪變槳結(jié)構(gòu),凸輪式變槳結(jié)構(gòu),合頁式變槳結(jié)構(gòu),分離式葉片變槳結(jié)構(gòu),旋轉(zhuǎn)式葉片變槳結(jié)構(gòu)。這些變槳距結(jié)構(gòu)的變槳原理都很明了,結(jié)構(gòu)較為簡單。雖然它們都有其優(yōu)缺點,但是它們都能實現(xiàn)變槳的目的,葉片的攻角,改變風力機葉片的掃掠面積進而實現(xiàn)更柔性更有效的利用風能。然而對于風能致熱系統(tǒng)就會存在無法為伺服電機提供動力源的問題,而且垂直軸阻力型風機的控制規(guī)律與執(zhí)行結(jié)構(gòu)比水平軸風力機更為復雜,就應用前景來說還有很長段路要走。所以 發(fā)依靠風能實現(xiàn)自發(fā)式變槳的結(jié)構(gòu)就顯得迫在眉睫。

垂直軸阻力差型風力機制動的設(shè)計及相關(guān)理論
3.1垂直軸阻力差型風力機的工作原理
垂直軸阻力差型風力機,是一種依靠葉片正反兩面形狀不同促使風輪整體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的阻力型風機。S型風力機,即薩沃紐斯風機,是一種典型的傳統(tǒng)垂直軸阻力差型風力機。它相比于其他升力型風機,最顯著的優(yōu)點就是自啟動性能優(yōu)秀,所以更激發(fā)了廣大研究者的興趣來提高S型風力機的風能利用效率。同時研究者們開發(fā)了薩沃紐斯葉片的改型,希望通過改變?nèi)~片的形狀和結(jié)構(gòu),實現(xiàn)對葉片本身的優(yōu)化[49]。本文釆用的是5葉片的阻力差型風機,即為薩沃紐斯風機的一種改型,通過增加葉片數(shù)量,以及增加風輪半徑的方式,可以大幅度提高風能利用率。但其從本質(zhì)上來講,依然與S型阻力型風機工作原理一致。
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