一种用于高速车辆风能回收的聚风涵道式风力机制造技术

本发明专利技术涉及机动车节能领域，是一种高效的高速机动车风能回收装置和技术。本发明专利技术提供一种聚风涵道式风力机的设计。其特征在于：该聚风涵道式风力机安装于车辆的正面机舱部分，不增加车辆迎风面积、不改变车辆实质气动特性；风力机由聚风涵道和安装在涵道内的风力机组成，聚风涵道由前部收缩段，中部涵道段和尾部扩散段组成；利用涵道将迎风气流的静压能部分转换为动能，大幅提高可回收的动能；风机通过传动装置和发电机相连，带动发电机将回收的机械能转化为电能并再次用于辅助驱动车辆或车辆其他能耗用途而再次降低车辆的能耗。因此采用该装置可大幅降低高速行驶车辆的实际能耗和燃油车的污染物排放，对电动汽车则可大大延长实际行驶里程。长实际行驶里程。长实际行驶里程。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高速车辆风能回收的聚风涵道式风力机


[0001]本专利技术涉及机动车节能领域，是一种高效的高速机动车风能回收装置和技术。

技术介绍

[0002]现在是车的世界，全国和全球的车辆数应该是个天文数字，每年消耗的能源和排放的污染物也是天文数字。车辆降耗具有重大的经济意义和环保意义，但降耗确实比较难。申请号为CN2020102671148 的专利技术专利申请提供了一种利用风力发电机回收车辆高速行驶时作用于车辆发动机舱正面气流动能的一种设计，但该专利技术专利申请提出的风能回收装置，其能量回收效率较低。本专利技术提出聚风涵道式风力机的设计，通过该风力机，可大大提高车辆行驶过程中回收的气流动能，提高能量回收效率，可和专利申请 CN2020102671148的方案配合使用，具有相当的经济性和实用性。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种聚风涵道式风力机的设计，该聚风涵道式风力机安装于车辆的正面机舱部分，如图1所示，这样可以实现CN2020102671148专利申请的方案中不增加车辆迎风面积及改变车辆总体气动特性的设计原则，用于高效的回收车辆高速行驶时作用于车辆正面机舱的部分空气动能，从而降低车辆能耗，实现高速机动车节能降耗的目的。
[0004]进一步的，该风力机由聚风涵道(图3)和安装在涵道内的风力机(图2中(3)所示)组成，如图2所示。聚风涵道如图3所示，由前部收缩段(1)，中部涵道段(2)和尾部扩散段(3)组成，总长度在250
‑
350mm左右，涵道内布置高速高效风力机(图2中(3)所示)用于把气流动能部分转换为机械能，发电机可布置在涵道外部侧面或其他地方，风机的机械能由轴端带轮通过皮带传输到发电机的输入轴 (也可采用其他的传动方式，具体由布置确定)，带动发电机发电，所发电能存储于电池组中，可用于驱动车辆行驶或其他用途。风机及其传动部分用支架安装在涵道壁上，由涵道承受风机的轴向力和带传动的侧向力。
[0005]进一步的，根据伯努利方程，流体流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大；速度降为零，压强就达到最大(理论上应等于总压)。因此流体可由静压的变化而产生速度的变化；另一方面，根据动能计算公式可知，流体速度的变化将产生动能的较大变化。在本专利技术中，由于通过聚风涵道不同断面的气流连续，因此作用于车辆机舱迎风面气流通过涵道时其流速显著增大，其比值为两断面的面积比，此时流体的静压降低，动能显著增大。以本项目实施例中描述的规格为例，在忽略风力机中心部分尺寸的前提下，流过涵道时的气流速度是迎风面气流速度的2.55倍，回收的气流动能理论上可比专利申请 CN2020102671148中描述的风力机回收的动能提高6.5倍，大幅提高风力发电机可回收的流体动能，提高能量回收效率。扩散断面主要作用是将从涵道流出的流体扩散分布到后方用于燃油发动机的冷却，对能量回收的影响基本可以忽略不计。
[0006]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的实施例。
附图说明
[0007]图1聚风涵道式风力机安装位置示意图
[0008]图2聚风涵道式风力机结构示意图
[0009]图3聚风涵道结构示意图
[0010]图4不同车速下S1面和涵道动能曲线图
[0011]图5不同车速下涵道动能和回收动能曲线图具体实施方法
[0012]下面将结合本专利技术实施例中的附图和说明，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，在未背离本专利技术实质原理和设计思想的情况下，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0013]根据伯努利方程，结合Muyiwa Adaramola《风力机技术及其设计》实际试验的设计方案的思路，我们设计一种适合用于高速机动车的气流动能增强装置，即聚风涵道式风力机(图2所示，该装置可根据不同车辆迎风面尺寸进行其他规格的设计和安装布置，具有相同的原理)。本专利技术提供一种聚风涵道式风力机的设计，该聚风涵道式风力机安装于车辆(图1中(1)所示)的正面机舱(图1中(2)所示) 部位(本例以奇瑞艾瑞泽7轿车为例)，该设计方案不增加车辆气动阻力、不改变车辆实质气动外形。本专利技术可和申请号CN2020102671148的专利配合使用，可高效回收车辆高速行驶时作用于车辆机舱正面的部分气流动能。
[0014]进一步的，在本例中分别是前端的收集段(1000*500mm)，面积S1，中间涵道段(Φ500mm)，面积S2和后端扩散段(Φ580mm)，面积S3。因此S1＝1*0.5＝0.5m
2 S2＝0.5*0.5*π/4＝0.196m
2 S3＝0.58*0.58*π/4＝0.264m2由于通过断面S1、S2、S3的气流连续，所以相同质量的气流通过三个断面的流速不同。表1为不同车速下三个断面的气流速度表。表2为不同车速下车辆迎风面和涵道的气流总动能。由表2可知，车辆高速行驶时气流通过涵道的总动能比通过S1面的动能要高很多。不同车速下S1、S2、S3断面气流流速(m/s)
表1不同车速下三个断面的气流速度表车速km/h风速m/s涵道风速m/s涵道总动能KJ/sS1面总动能KJ/s4011.1128.292.870.4425013.8935.375.60.8646016.6742.459.691.4937019.4449.515.362.3718022.2256.5822.943.539902563.6632.675.03910027.7870.7444.836.91211030.5677.8259.699.20112033.3384.8777.4211.94413036.1191.9598.4615.18614038.8999.0312318.96715041.67106.112151.3223.33表2不同车速下涵道和迎风面总动能表
[0015]进一步的，根据Betz理论可知，对于理想风轮和通过风轮平面的理想流管的风能，风机对风能的最大利用系数Cmax≈0.593。该利用系数是针对于风机对自然风的回收和利用，对于聚风涵道的强制聚风应该有一定的参考意义。由于涵道风速随车辆行驶时风速变化范围大、风速快，风机的翼尖速度无法达到或跟踪最高效的翼尖速比，因此聚风涵道式风力机动能回收效率达不到最大的风能利用系数，再加上机械能传递、电机及控制系统的效率，因此按平均10％的利用率估算聚风涵道式风力机回的收动能所发出的电能，这可能会有一定的偏差，但能显示不同车速下聚风涵道风力机可回收的车辆动能的趋势(详见表3)。车速km/h风速m/s涵道风速m/s涵道总动能KJ/s涵道回收动能KJ/s4011.1128.292.870.295013.8935本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高速行驶车辆风能回收的聚风涵道式风力机，其特征在于：该聚风涵道式风力机安装于车辆的正面机舱部分，不增加车辆迎风面积、不改变车辆实质气动特性，可高效回收车辆高速行驶时作用于车辆正面机舱部分的气流动能。2.如权利要求1所述的一种用于高速车辆风能回收的聚风涵道式风力机，其特征在于：风力机由聚风涵道和安装在涵道内的风力机组成，聚风涵道由前部收缩段，中部涵道段和尾部扩散段组成，利用能量守恒原理，通过将车辆所受的迎风气流的静压能部分转换为动能，可大幅提高气流通过涵道时的动能。3.如权利要求1所述的一种用...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓涛，植丽霞，
申请(专利权)人：植丽霞，
类型：发明
国别省市：