發明專利《風力發電用自適應風輪》(專利號:2008 1 01015693.5)為例做一簡單介紹。該風輪由3~4個葉片組成,葉片較寬,每個葉片由若干個羽片組成。其優點在于:
1.該風機風輪能在風速1米/秒的條件下起動,在微風(3級風:3.4-5.4米/秒)條件下額定發電。它能在風速比較小的北京地區使用,適應范圍廣。
2.該風機風輪的性能:風速在3~5米/秒(是大風機起動風速,大部分地區常有的風速)條件下,和現有直徑相同的風機風輪相比發電功率至少增加50%。在更大的風速條件下,發電功率增幅會有所下降,但仍會增加。
3.該風機風輪的原理是:由于風輪風葉有自適應風速和轉速的能力,風輪在起動時羽片會順風向偏轉,使羽片與氣流間夾角(羽片迎角α)接近有利迎角,起動風速低。隨著風輪轉速提高,空氣流動方向會向葉輪轉動的反方向偏轉,羽片也會向旋轉平面方向回轉,使羽片迎角在一定范圍內等于或接近有利迎角。在較大的風速范圍內,葉片升力(Y=Cy•0.5ρV2•S)系數Cy較大;葉片阻力(X= Cx•0.5ρV2•S)系數Cx較小,升阻比較大。升力與阻力在旋轉面上的分力之合較大,風輪轉動有力,轉速高,發電量大。
4.羽片之間是有縫隙的,像鳥的翅膀一樣,增加了面積,提高了風輪實度,增加了升力,但阻力增加的卻不多,升阻比較大。
總上所述,該風機風輪實度高,是現有風機的2倍以上;在較大風速范圍內,翼型是變化的,葉片迎角等于或接近最佳值,有自適應能力,轉動功率大。其結果是:起動風速?。?米/秒);微風發電能力強,適合地區廣,運行時間比例高,50%以上的天數可以額定功率發電。風輪直徑相同時,平均發電功率比現有風機會大幅度提高,其發電成本有可能下降到水電、火電水平。從技術角度看,該風輪是空氣動力學理論與鳥翼仿生學相結合的產物。有專家認為,風力發電用自適應風輪的發展前景可能是革命性的。(作者系原一航空單位總工程師,電郵cn_hl_h@sina.com)。注:該發明可買斷或出資聯合研制某一型號風機或改進某一風輪,國內優先。