一种基于地面效应的拍动翼风力机及工作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于地面效应的拍动翼风力机及工作方法，通过在现有拍动翼风力机的拍动翼下方增加了一块平板产生地面效应，提高了拍动翼风力机的效率。拍动翼的沉降运动采用正弦变化模式，俯仰运动采用类正弦变化模式，在一个周期运动的某几段时间内，瞬时转动角度保持在正的或负的最大转动角度上，而其余时间段内仍采用正弦变化模式，达到了提升拍动翼升力的目的，进一步提高了拍动翼风力机的效率，并有益于该类风力机的推广和应用。
【专利说明】—种基于地面效应的拍动翼风力机及工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可再生能源领域，具体是一种基于地面效应的拍动翼风力机及工作方法。
【背景技术】
[0002]随着现代社会的不断发展，全球对能源的需求呈现出了爆炸式的增长，这极大促进了对可再生能源系统的研究。其中，风力机是近年来国内外研究的热点之一。
[0003]当前，传统的风力机通过旋转叶片来采集风能。但是，叶片的旋转会给周边环境带来噪音污染。同时，也可能对当地的野生动物造成危害。这已成为限制风力机进一步发展的瓶颈。
[0004]作为一种有别于传统风力机的系统，拍动翼风力机能有效地克服传统风力机存在的不足。如图1所示，拍动翼1在自由来流中同时做垂直于来流的上下沉降运动和绕转动轴3的俯仰运动，其中转动轴3由支架4支撑。在连杆2的辅助下，拍动翼把机械能收集到装置5中，最后通过机械能/电能转化装置获得所需的电能。但是，现有的拍动翼风力机沉降和俯仰运动通常采用正弦变化模式，且没能有效地利用地面效应，因此其效率比较低，仍有待进一步提闻。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种基于地面效应的拍动翼风力机及工作方法，提高了拍动翼风力机的效率，并有益于该类风力机的推广和应用。
[0006]本发明包括拍动翼、机械能收集装置和机械能电能转化装置，拍动翼通过转动轴连接在两侧支架上，拍动翼通过连杆与机械能收集装置连接，机械能收集装置与机械能电能转化装置连接，拍动翼下方放置有平板。
[0007]拍动翼和平板之间的平均距离hn等于拍动翼的弦长。
[0008]本发明还提供了一种基于地面效应的拍动翼风力机的工作方法，拍动翼在自由来流中同时做垂直于来流的上下沉降运动和绕转动轴的俯仰运动，拍动翼的沉降运动采用正弦变化模式，俯仰运动采用类正弦变化模式，在一个周期运动的某几段时间内，瞬时转动角度保持在正的或负的最大转动角度上，而其余时间段内仍采用正弦变化模式，定义沉降位置和俯仰角分别为h(t)和Θ (t)，则沉降和俯仰运动的数学表达式为:
[0009]h (t) = hm+h0sin (2 π ft+ π /2)
【权利要求】
1.一种基于地面效应的拍动翼风力机，包括拍动翼(1)、机械能收集装置(5)和机械能电能转化装置(6)，拍动翼(1)通过转动轴(3)连接在两侧支架(4)上，拍动翼(1)通过连杆(2)与机械能收集装置(5)连接，机械能收集装置(5)与机械能电能转化装置(6)连接，其特征在于:拍动翼(1)下方放置有平板(7)。
2.根据权利要求1所述的基于地面效应的拍动翼风力机，其特征在于:拍动翼(1)和平板(7)之间的平均距离hm等于拍动翼(1)的弦长。
3.一种权利要求1所述基于地面效应的拍动翼风力机的工作方法，该方法中拍动翼(1)在自由来流中同时做垂直于来流的上下沉降运动和绕转动轴(3)的俯仰运动，其特征在于:拍动翼(1)的沉降运动采用正弦变化模式，俯仰运动采用类正弦变化模式，在一个周期运动的某几段时间内，瞬时转动角度保持在正的或负的最大转动角度上，而其余时间段内仍采用正弦变化模式，定义沉降位置和俯仰角分别为h(t)和Θ (t)，则沉降和俯仰运动的数学表达式为:
4.根据权利要求3所述的基于地面效应的拍动翼风力机的工作方法，其特征在于:所述的拍动翼(1)沉降运动和俯仰运动之间的相位差保持在90°。
【文档编号】F03D11/00GK103696912SQ201310733652
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】吴杰 申请人:南京航空航天大学