专利名称：带有流速增加型结构的旋转叶片及机翼的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转叶片及机翼，更具体地，涉及随着流体的流动而旋转或提升 的旋转叶片及机翼。
背景技术：
风能(wind energy)长期以来用作机械动力(mechanical power)的来源。随空 气流动产生的风力，随着风冲击叶片的冲击面而传递至叶片，在叶片随风力旋转的同时，风 能转换成机械能。上述机械能可通过涡轮转换成电能，此时随着能量转换，产生了转换效率 的问题。为了由相同的机械能得到大量的电能，以使叶片具有高能量转换效率为宜。即，在 风能最初通过叶片转换成机械能时，可由相同大小的风能获得的机械能的量，因叶片的形 状(或结构)而不同，并且可获得的能量决定了能量效率。另一方面，若风沿机翼的顶部及底部流动，则产生与风的流动方向大致垂直的提 升力(lifting force)，并且由此使提升力作用在机翼上。提升力能够使机翼由地面上升。 即，风力转换成提升力，与前面说明的情况相同地，在具有高能量转换效率的情况下，能够 由相同大小的风力得到大量的提升力。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于本发明的目的在于提供一种借助流体的流动产生运动的旋转叶片及机翼。本发明的另一目的在于提供一种能够提供高能量转换效率的旋转叶片及机翼。本发明的其它目的将通过如下的详细说明和附图得到更进一步的明确。本发明的技术方案在于依照本发明中的一实施例，其特征在于，具备与流体产生冲击的冲击面、并且借助 所述流体的流动而旋转的旋转叶片，带有由所述的冲击面凹陷形成的一个以上的流路，并 且所述的流路带有相对于所述的旋转方向位于前方、且所述的流体流入其中的多个流入 口，及相对于所述的旋转方向位于后方、且所述的流体从中流出的多个流出口。 此时，所述的流入口的截面积可以大于所述的流出口的截面积。此外，所述的流入 口的截面积可以向所述的流出口逐渐减小。所述的流路为多个，并且所述的流路可以由所述的旋转叶片的末端，向所述的旋 转叶片的旋转中心大致平行地排列。以所述的旋转叶片的旋转中心为基准，所述的流路可以成圆弧形。依照本发明中的另一实施例，具备流体流动的顶部及底部、并且借助所述的流体 产生提升力作用的机翼，带有由所述的冲击面凹陷形成的一个以上的流路，并且所述的流 路带有位于前方且所述的流体流入其中的多个流入口，及位于后方且所述的流体从中流 出的多个流出口。
本发明的技术效果在于依照本发明，旋转叶片具有高能量转换效率。即，旋转叶片借助带有恒定动能的流 体流动表现出高转数，并且可知借助流体流动产生的机械能通过它得到了增加。
图1所示为将螺旋桨设置在风洞内的情形。图2所示为依照本发明中的一实施例的螺旋桨。图3及图4所示为图2所示的螺旋桨叶片剖视图(sectional view)。图5及图6所示为使用图2所示的螺旋桨得到的实验结果的算图。图7所示为依照本发明中的另一实施例的螺旋桨。图8所示为依照本发明中的又一实施例的机翼。
具体实施例方式以下参照附图中的图1至图6，进一步详细说明本发明中优选的多个实施例。本发 明中的多个实施例可以有多种变型，且本发明的范围不受以下说明的多个实施例的限制， 仅用于为本发明中多个实施例所属技术领域的普通技术人员提供更加详细的说明。因此为 了更明确地强调和说明问题，附图中所示各个构件的形状可能会被夸大。图1所示为将螺旋桨设置在风洞(wind tunnel)内的情形。风洞10沿横向设置，在 风洞的右侧端设置风扇(fan)，在风洞的左侧端形成排气口。通过风扇提供的流体流(Vl) 通过(V)螺旋桨20后，朝向(V2)排气口。螺旋桨20可旋转地设置于支持部件30。螺旋桨20大致垂直于风洞10设置，螺旋 桨20借助风洞10内部的流体流(V)旋转。图2所示为依照本发明中的一实施例的螺旋桨，图3及图4所示为图2所示的螺 旋桨叶片剖视图(sectional view)。螺旋桨20具备第一及第二旋转叶片22，26。图2 (a)所示为传统的螺旋桨20，图 2(b)所示为本发明一实施例中的螺旋桨20。与传统的螺旋桨20不同，第一及第二旋转叶 片22，沈分别具备多个流路M，28。如图2(b)所示，多个流路MJ8大致垂直于旋转叶片 22，沈的长度方向设置，并且彼此平行地设置。多个流路M，28自旋转叶片22，沈的末端相 互分隔的排列，直至旋转叶片22，26的旋转中心。此时，如图3所示，流路M带有流入口 24i及流出口 Mo。流入口 24i相对于旋转 方向位于前方，流出口 24ο相对于旋转方向位于后方。S卩，以图2(b)为基准进行说明，螺旋 桨20沿逆时针方向旋转，流入口 24i形成在流路M的下部，流出口 24ο形成在流路M的 上部。此外，如图3及图4所示，流入口 24i的宽度(di)比流出口 24ο的宽度宽。S卩，流 入口 24i的截面积大于流出口 24ο的截面积。此外，流入口 24i的截面积向流出口 24ο逐 渐减小。另一方面，形成于第二旋转叶片沈的流路28，与形成于第一旋转叶片22的流路 对成180°旋转对称关系。即，若使第一旋转叶片22以旋转中心为基准旋转180°，则与第 二旋转叶片26具有相同的结构。
如上面所观察到的，风洞10内存在由风扇引起的流体流(V)，流体流(V)与螺旋 桨20产生冲击并使螺旋桨20旋转。此时，流体流(V)通过流入口 24i流入流路M，沿流路 24流动，并通过流出口 24ο脱离流路Μ。此时，流入口 24i的截面积逐渐减小，因此在流出 口 24ο测得的流体流(V)的速度(Vo)，大于在流入口 24i测得的流体流(V)的速度(Vi)。 即，可知流体流(V)由流入口 24i想流出口 24ο加速移动。图5及图6所示为使用图2所示的螺旋桨得到的实验结果的算图。首先对实验 条件进行说明，设置在风洞10内的风扇的旋转速度设置为ISOOrpm，并且在实施测试期间， 保持恒定的旋转速度。此外，设置在风洞10内的螺旋桨20与风扇之间的间距，大致保持 400mm。首先，图5所示为基于旋转叶片22，沈中形成的多个流路M，28的个数的螺旋桨 20转数变化的算图。如图2(b)所示，多个流路M，28由旋转叶片22J6的末端依次形成， 直至旋转叶片22，26的旋转中心，例如，在形成5个流路M，28的情况下，形成1号至5号 的多个流路对，28，而未形成6号至9号的多个流路对，28。观察图5，与未形成多个流路M，28的情况(N = 0)相比，在形成多个流路24，观 的情况(N = 1，2，. .，9)下，转数表现为增加，尤其是在流路24，28形成多个(N = 2，3，..， 9)的情况下，转数表现为急剧增加。图5中的·代表测得的转数的平均值。S卩，在形成流入口 24i的截面积大于流出口 24ο的截面积的多个流路Μ，28的情 况下，可知螺旋桨20的旋转效率增加，预想中这是因为在多个流路MJ8上流体流(V)的 速度增加，因此额外产生了向量的力，使旋转力增加。图6所示为基于旋转叶片22，26中形成的多个流路24，28的个数的螺旋桨20旋 转效率变化的算图。同样地，如图2(b)中所示，多个流路24，观由旋转叶片22，沈的末端 依次形成，直至旋转叶片22，沈的旋转中心，例如，在形成5个流路Μ，28的情况下，形成1 号至5号的多个流路对，28，而未形成6号至9号的多个流路对，28。观察图6，与未形成多个流路Μ，28的情况(N = 0)相比，在形成多个流路24，观 的情况(N = 1，2，. .，9)下，转数表现为增加，尤其是在流路24，28形成多个(N = 2，3，..， 9)的情况下的旋转效率，表现为形成一个流路Μ，28的情况下的旋转效率的5倍-8倍。根据上述说明，螺旋桨20能够具备高能量转换效率。即，恒定的流体流(V)在流 路M上加速，使旋转叶片22，沈具有更高的旋转速度，因此可知能够将恒定的能量转换为 更高的机械能，并且可知具有高能量转换效率。尽管通过优选的实施例对本发明进行详细说明，但也可以有与其形态不同的多个 实施例。因此，下面记录的多个权利要求中的技术思想范围，并不限定于优选的实施例。另 一方面，本实施例中说明的流体包括气体和液体。另一方面，尽管在本实施例中，以流入口 24i和流出口 24ο的截面积尺寸为中心 对多个流路对，观进行说明，但为了避免流体流(V)流入到流路Μ，28中产生入口及出口 损失(entrance and exit loss)(因流体的剥离而产生的损失，或称水头损失(loss of head))，流入口 24i与流出口 24ο的形状及宽度(di，do)可以不同。尤其是通过将流入口 24i与流出口 24ο的形状变形成流线型，能够使流体流(V)产生的曳力(drag force)最 小化，并且，尤其是随着流体流(V)的速度增加，可以调节流入口 24i和流出口 24ο的宽度 (di, do)。如上所述的内容，均适用于先前说明的螺旋桨20、以下将要说明的螺旋桨20、及以下将要说明的机翼40。发明的实施形态图7所示为依照本发明中的另一实施例的螺旋桨。与图2(b)所示不同地，流路 24,28能够以螺旋桨20的旋转中心为基准成弧(arc)形。根据上述说明，可知因多个流路MJ8而使旋转效率得到提高，尤其是流体由宽 度较宽的流入口 24i向宽度较窄的流出口 24ο流动，同时流体流(V)的速度增加，旋转效率 也随之提高。图8所示为依照本发明中的又一实施例的机翼40。如图8所示，机翼40具备相 对于流体流(V)位于上游一侧的前端42，和相对于流体流(V)位于下游一侧的后端44。流 体流(V)经过机翼40的前端42沿机翼40的顶部46及底部流动，并且通过机翼40的后端 44离开机翼40。机翼40带有由顶部46凹陷形成的流路48，流路48带有流入口 48i及流出口 48ο。 流入口 48i位于机翼40的前端42，流出口 48ο位于机翼40的后端44。此外，如图8所示，流入口 48i的宽度宽于流出口 48ο的宽度。S卩，流入口 48i的 截面积大于流出口 48ο的截面积。此外，流入口 48i的截面积向流出口 48ο逐渐减小。如上面所观察到的，沿机翼40的顶部46流动的流体流(V)，通过流入口 48i流入 到流路48中，沿流路48流动，并通过流出口 48ο离开流路48。此时，流入口 48i的截面积 逐渐减小，因此在流出口 48ο测得的流体流(V)的速度，大于在流入口 48i测得的流体流 (V)的速度。S卩，可知流体流(V)由流入口 48i向流出口 48ο加速移动。因此，沿机翼40的顶部46流动的流体流(V)的速度与沿机翼40的底部流动的流 体流(V)的速度之差增大，由此使机翼40的顶部46与机翼40的底部之间的压力差也增大。 从而使作用于机翼(V)的提升力(lift force) (L)增大。借助流路48，沿机翼40的顶部流动的流体流(V)的速度增大，根据伯努利方程 (Bernoulli' s equation)，速度与压力成反比例关系，因此机翼40的顶部46与机翼40的 底部之间的压力差增大，作用于机翼(V)的提升力(lift force) (L)增大。因此，可知能够 借助流路48增加相同流体流(V)的提升力的大小，并且能够借助流路48使能量转换效率 得到提高。产业应用 本发明可用于使用叶片及机翼的多种产品。
权利要求
1.一种旋转叶片，其特征在于，具备与流体产生冲击的冲击面，并且借助所述流体的流 动而旋转，带有由所述的冲击面凹陷形成的一个以上的流路，并且所述的流路带有相对于 所述的旋转方向位于前方、且所述的流体流入其中的多个流入口，及相对于所述的旋转方 向位于后方、且所述的流体从中流出的多个流出口。
2.根据权利要求1所述的旋转叶片，其特征在于，所述的流入口的截面积大于所述的 流出口的截面积。
3.根据权利要求1所述的旋转叶片，其特征在于，所述的流入口的截面积向所述的流 出口逐渐减小。
4.根据权利要求1至权利要求3中的某一项所述的旋转叶片，其特征在于，所述的流路 为多个，并且所述的流路由所述的旋转叶片的末端，向所述的旋转叶片的旋转中心大致平 行地排列。
5.根据权利要求1至权利要求3中的某一项所述的旋转叶片，其特征在于，所述的流路 以所述的旋转叶片的旋转中心为基准成圆弧形。
6.一种机翼，其具备流体流动的顶部及底部，并且借助所述的流体产生提升力的作用， 带有由所述的冲击面凹陷形成的一个以上的流路，并且所述的流路带有位于前端且所述 的流体流入其中的流入口，及位于后端且所述的流体从中流出的流出口。
7.根据权利要求6所述的机翼，其特征在于，所述的流入口的截面积大于所述的流出 口的截面积。
8.根据权利要求6所述的机翼，其特征在于，所述的流入口的截面积向所述的流出口 逐渐减小。
全文摘要
依照本发明中的一实施例，其特征在于，具备与流体产生冲击的冲击面、并且借助所述流体的流动而旋转的旋转叶片，带有由所述的冲击面凹陷形成的一个以上的流路，并且所述的流路带有相对于所述的旋转方向位于前方、且所述的流体流入其中的多个流入口，及相对于所述的旋转方向位于后方、且所述的流体从中流出的多个流出口。此时，所述的流入口的截面积可以大于所述的流出口的截面积。此外，所述的流入口的截面积可以向所述的流出口逐渐减小。
文档编号F04D29/34GK102119279SQ200980131230
公开日2011年7月6日 申请日期2009年11月6日 优先权日2008年11月6日
发明者吴明洙, 表洙镐 申请人:吴明洙