本发明属于风力机,特别是涉及一种主动式变轴向间距的共轴同转双风轮风力机。
背景技术:
1、目前,风能正引领全球可再生能源市场,风力机装机量每年持续增长,而共轴同转双风轮风力机则属于风力机中的一种类型。
2、所谓的共轴同转双风轮风力机,则是由绕相同旋转轴旋转且旋转方向相同的两个风轮组成的风力机,空气来流吹向风力机,上游的风轮称为前风轮,下游的风轮称为后风轮,前风轮和后风轮可以具有相同的几何参数或翼型形状等,也可以根据气动性能需求,使用不同的几何参数或翼型形状。
3、但是,由于共轴同转双风轮风力机中的后风轮完全处于前风轮产生的滑流中,导致后风轮的气动性能直接受到前风轮的影响,与此同时,如果前风轮与后风轮的轴向间距较小,前风轮气动性能也会受到后风轮的影响。因此,共轴同转双风轮风力机的前风轮和后风轮的轴向间距是影响共轴同转风力机启动性能和气动效率的重要参数之一。
4、若是将4叶片单风轮风力机和2叶片单风轮风力机的静扭矩和最大功率系数进行对比,其中4叶片单风轮风力机则相当于2叶片同转双风轮风力机的两个风轮无限靠近时的情况,而当2叶片同转双风轮风力机两风轮距离无限远时,就相当于两个2叶片单风轮风力机。
5、经研究表明,4叶片单风轮风力机的静扭矩是2叶片单风轮风力机的2倍还要多,说明2叶片同转双风轮风力机的两个风轮无限靠近时的启动性能更优异,并且2叶片单风轮风力机的最佳功率系数的2倍也大于4叶片单风轮风力机的最佳功率系数,说明2叶片同转双风轮风力机两风轮距离无限远时的气动效率更优异。
6、目前,现有的共轴同转双风轮风力机的轴向间距均是固定不变的,使现有的共轴同转风力机只能在单一状态下具有最佳的性能,却无法根据来流风速匹配能够达到最佳的启动性能和气动效率的轴向间距。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题,本发明提供一种主动式变轴向间距的共轴同转双风轮风力机,能够根据启动和平稳运行等状态主动改变前风轮和后风轮的轴向间距;在风力机启动时,风力机需要更大的启动扭矩,前风轮和后风轮的轴向间距可主动调整变小,从而使风力机的启动扭矩进一步增大,更有利于风力机的启动;在风力机达到平稳运行状态时,风力机的扭矩减小,前风轮和后风轮的轴向间距可主动调整增大,使风力机的气动效率更高,以提高风力机经济性。
2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种主动式变轴向间距的共轴同转双风轮风力机,包括前风轮和后风轮,前风轮与后风轮共轴设置,在前风轮轮毂上均布设置有若干前风轮叶片,在后风轮轮毂上均布设置有若干后风轮叶片;在所述前风轮轮毂与后风轮轮毂之间连接有调距液压缸,调距液压缸与前风轮和后风轮共轴设置;所述前风轮轮毂固连在调距液压缸的活塞杆端部,所述后风轮轮毂固连在调距液压缸的缸筒底端。
3、当风力机处于启动状态时,所述调距液压缸的活塞杆处于缩回状态,使前风轮与后风轮的轴向间距减小。
4、当风力机处于平稳运行状态时,所述调距液压缸的活塞杆处于伸出状态,使前风轮与后风轮的轴向间距增大。
5、所述前风轮叶片和后风轮叶片的数量均为2~8根。
6、当所述前风轮叶片和后风轮叶片的数量均为2根时,前风轮叶片与后风轮叶片之间的初始相位角为90°。
7、所述前风轮和后风轮的轴向间距变化范围与前风轮叶片/后风轮叶片的旋转直径的比值为0.01%~1000%。
8、本发明的有益效果:
9、本发明的主动式变轴向间距的共轴同转双风轮风力机,能够根据启动和平稳运行等状态主动改变前风轮和后风轮的轴向间距;在风力机启动时,风力机需要更大的启动扭矩,前风轮和后风轮的轴向间距可主动调整变小,从而使风力机的启动扭矩进一步增大,更有利于风力机的启动;在风力机达到平稳运行状态时,风力机的扭矩减小,前风轮和后风轮的轴向间距可主动调整增大,使风力机的气动效率更高,以提高风力机经济性。
1.一种主动式变轴向间距的共轴同转双风轮风力机,其特征在于:包括前风轮和后风轮,前风轮与后风轮共轴设置,在前风轮轮毂上均布设置有若干前风轮叶片,在后风轮轮毂上均布设置有若干后风轮叶片;在所述前风轮轮毂与后风轮轮毂之间连接有调距液压缸,调距液压缸与前风轮和后风轮共轴设置;所述前风轮轮毂固连在调距液压缸的活塞杆端部,所述后风轮轮毂固连在调距液压缸的缸筒底端。
2.根据权利要求1所述的一种主动式变轴向间距的共轴同转双风轮风力机,其特征在于:当风力机处于启动状态时,所述调距液压缸的活塞杆处于缩回状态,使前风轮与后风轮的轴向间距减小。
3.根据权利要求1所述的一种主动式变轴向间距的共轴同转双风轮风力机,其特征在于:当风力机处于平稳运行状态时,所述调距液压缸的活塞杆处于伸出状态,使前风轮与后风轮的轴向间距增大。
4.根据权利要求1所述的一种主动式变轴向间距的共轴同转双风轮风力机,其特征在于:所述前风轮叶片和后风轮叶片的数量均为2~8根。
5.根据权利要求4所述的一种主动式变轴向间距的共轴同转双风轮风力机,其特征在于:当所述前风轮叶片和后风轮叶片的数量均为2根时,前风轮叶片与后风轮叶片之间的初始相位角为90°。
6.根据权利要求1所述的一种主动式变轴向间距的共轴同转双风轮风力机,其特征在于:所述前风轮和后风轮的轴向间距变化范围与前风轮叶片/后风轮叶片的旋转直径的比值为0.01%~1000%。
