一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构制造技术

本发明专利技术公开了一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构，包括扑翼机体组机构和扑翼肋片运动执行机构；扑翼机体组机构包括扑翼叶片本体等；扑翼肋片运动执行机构包括扑翼肋片等；在扑翼叶片本体的不同弦长位置开设有多道肋片槽，扑翼叶片本体内安装有多块内部支撑台，扑翼叶片本体与扑翼叶片顶板无缝紧密连接，扑翼叶片本体与扑翼叶片底板无缝紧密连接，多段曲轴的两端分别与扑翼叶片顶板和扑翼叶片底板活动连接，且曲轴连接处穿过内部支撑台，由内部支撑台提供支撑强度，多段曲轴的下方连接有输入轴；每个曲轴通过一个连杆活动连接有一个扑翼肋片。本发明专利技术扑翼叶片改变了振荡扑翼表面涡脱落的过程和压力分布，对提升扑翼叶片的整体效率是有益的。叶片的整体效率是有益的。叶片的整体效率是有益的。

【技术实现步骤摘要】
一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构


[0001]本专利技术属于扑翼叶片
，特别涉及一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构。

技术介绍

[0002]振荡扑翼是一种新型流体动能采集装置，基于流体(空气或水)流过浸没扑翼叶片的颤振运动利用涡激振荡提取能量。流体流经阻流体时会发生边界层分离、形成脱落涡，周期性的脱落涡会导致周期性的气动力，通过控制适当的扑翼运动(垂荡和俯仰的组合)，可以获得高效率的流体能量采集，实现振荡扑翼发电。大量研究表明，在俯仰和垂荡运动中振荡刚性翼可以实现40％的能量提取，与传统风力涡轮机实现的45％效率相当。
[0003]与传统的水轮机和风力涡轮机相比，扑翼叶片发电有两个主要优点：第一，该系统是多功能的，可以应用在空间有限的风场、浅水系统(如河流或溪流)以及较大的水流系统(如潮汐盆地)中实施，其空间和地域适应性强，尤其在低速流体能量采集方面具有显著的优势；第二，传统水轮机和风力涡轮机的大叶尖速度导致噪音运行以及鱼类和鸟类死亡，而扑翼叶片能量采集可以大幅消除旋转叶轮对环境的负面影响。
[0004]显著提高扑翼叶片的流体能利用系数是大幅度降低扑翼发电成本的最根本、最有效的措施，在飞行昆虫和游泳动物身上观察到的波纹和弧度被发现可以提高扑翼的推进性能，大量的研究结果表明，与NACA0012翼型相比，具有波纹和弧度的优化翼型可使效率提高10％左右。受这一概念的启发，人们尝试了许多技术措施来提高扑翼叶片的气动性能，但基本上是简单的研究和修改扑翼叶片的尾翼形状，例如Gurney襟翼以及襟翼加后缘锯齿。为提升扑翼叶片的流体能利用系数，打破现有单一的改变扑翼叶片尾翼的研究思路，本专利技术提出了深度模拟飞行昆虫和游泳动物身上波纹和弧度的一种仿生扑翼叶片结构，及一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构，扑翼叶片表面肋片的结构对扑翼周围的流场有很大影响，肋片改变了振荡扑翼表面涡脱落的过程，同时改变了扑翼表面的压力分布，对提升扑翼叶片的整体效率是有益的。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构，深度模拟飞行昆虫和游泳动物身上波纹和弧度的结构，扑翼叶片表面肋片的结构对扑翼周围的流场有很大影响，肋片改变了振荡扑翼表面涡脱落的过程和压力分布，对提升扑翼叶片的整体效率是有益的，同时肋片的伸长长度可以灵活控制和调节，极大的拓展了目前扑翼叶片的应用范围，为提升扑翼叶片的气动性能提供了新的技术路线。
[0006]本专利技术采用如下技术方案来实现：
[0007]一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构，包括扑翼机体组机构和扑翼肋片运动执行机构；
[0008]扑翼机体组机构包括扑翼叶片本体、内部支撑台，输入轴，扑翼叶片顶板，以及扑
翼叶片底板；扑翼肋片运动执行机构包括扑翼肋片，曲轴，以及连杆；
[0009]在扑翼叶片本体的不同弦长位置开设有多道肋片槽，扑翼叶片本体内安装有多块内部支撑台，扑翼叶片本体与扑翼叶片顶板无缝紧密连接，扑翼叶片本体与扑翼叶片底板无缝紧密连接，多段曲轴的两端分别与扑翼叶片顶板和扑翼叶片底板活动连接，且曲轴连接处穿过内部支撑台，由内部支撑台提供支撑强度，多段曲轴的下方连接有输入轴；
[0010]每个曲轴通过一个连杆活动连接有一个扑翼肋片。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，扑翼叶片顶板内开有孔用于安装扑翼叶顶轴承。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，扑翼叶片底板内开有孔用于安装扑翼叶底轴承。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，输入轴连接用于提供扭矩的外部输入装置。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，多个扑翼肋片位于扑翼叶片顶板和扑翼叶片底板之间垂直布置，扑翼肋片的上下表面与扑翼叶片顶板和扑翼叶片底板紧密贴合，扑翼肋片的侧面与扑翼叶片本体1上开设的肋片槽平行贴合，扑翼肋片在曲轴连杆的带动下能够在扑翼叶片本体1上开设的肋片槽做往复运动。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，多个扑翼肋片分别为位于扑翼叶片顶板和扑翼叶片底板之间的上扑翼20％弦长位置肋片、上扑翼10％弦长位置肋片、扑翼前缘肋片、下扑翼20％弦长位置肋片和下扑翼10％弦长位置肋片。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，内部支撑台的整体结构形式为凸台结构，沿曲轴的轴心方向等距布置有四个内部支撑台，内部支撑台内部开有通孔，镶嵌有支撑台轴承。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，内部支撑台上开有圆弧凹槽，避免在扑翼肋片在往复运动中形成相互干涉与碰撞。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，每个曲轴包括上主心轴，下主心轴，凸轮和偏心轴，上主心轴和下主心轴同轴心，不同曲轴的上主心轴和下主心轴相互固定连接，不同的曲轴之间始终保持固定的安装角度；偏心轴与凸轮的一端上下固定连接，在曲轴旋转的过程中，偏心轴绕主心轴同步旋转。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，凸轮为上下两层结构，避免在旋转过程中与连杆发生碰撞。
[0020]本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0021]1、本专利技术一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构，该扑翼结构可根据实际使用需要灵活调整，包含有多块伸出长度可调的肋片，每块肋片包含独立的肋片传动轴，在曲轴连杆机构的传动控制下实现扑翼肋片的往复直线运动，通过改变扑翼结构的方式形成不同的型线，达到流动控制的效果。
[0022]2、本专利技术深度模拟飞行昆虫和游泳动物身上波纹和弧度的结构，扑翼叶片表面肋片的结构对扑翼周围的流场有很大影响，肋片改变了振荡扑翼表面涡脱落的过程和压力分布，对提升扑翼叶片的整体效率是有益的，同时肋片的伸长长度可以灵活控制和调节，极大的拓展了目前扑翼叶片的应用范围，为提升扑翼叶片的气动性能提供了新的技术路线。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构示意图。
[0024]图2为本专利技术扑翼机体组结构示意图。
[0025]图3为本专利技术扑翼内部结构示意图。
[0026]图4为本专利技术扑翼内部支撑台结构示意图。
[0027]图5为本专利技术曲轴结构示意图。
[0028]图6为本专利技术连杆结构示意图。
[0029]图7为本专利技术扑翼肋片结构示意图。
[0030]图8中(a)
‑
(c)为本专利技术扑翼肋片长度调节位置示意图。
[0031]附图标记说明：
[0032]1‑
扑翼叶片本体，2
‑
上扑翼20％弦长位置肋片，3
‑
上扑翼10％弦长位置肋片，4
‑
扑翼前缘肋片，5
‑
内部支撑台，6
‑
下扑翼20％弦长位置肋片，7
‑
曲轴，8
‑
连杆，9
‑
下扑翼10％弦长位置肋片，10
‑
输入轴，11
‑
扑翼叶顶轴承，12
‑
扑翼叶片顶板，13
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构，其特征在于，包括扑翼机体组机构和扑翼肋片运动执行机构；扑翼机体组机构包括扑翼叶片本体、内部支撑台，输入轴，扑翼叶片顶板，以及扑翼叶片底板；扑翼肋片运动执行机构包括扑翼肋片，曲轴，以及连杆；在扑翼叶片本体的不同弦长位置开设有多道肋片槽，扑翼叶片本体内安装有多块内部支撑台，扑翼叶片本体与扑翼叶片顶板无缝紧密连接，扑翼叶片本体与扑翼叶片底板无缝紧密连接，多段曲轴的两端分别与扑翼叶片顶板和扑翼叶片底板活动连接，且曲轴连接处穿过内部支撑台，由内部支撑台提供支撑强度，多段曲轴的下方连接有输入轴；每个曲轴通过一个连杆活动连接有一个扑翼肋片。2.根据权利要求1所述的一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构，其特征在于，扑翼叶片顶板内开有孔用于安装扑翼叶顶轴承。3.根据权利要求1所述的一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构，其特征在于，扑翼叶片底板内开有孔用于安装扑翼叶底轴承。4.根据权利要求1所述的一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构，其特征在于，输入轴连接用于提供扭矩的外部输入装置。5.根据权利要求1所述的一种前缘表面带有长度可调肋片的扑翼结构，其特征在于，多个扑翼肋片位于扑翼叶片顶板和扑翼叶片底板之间垂直布置，扑翼肋片的上下表面与扑翼叶片顶板和扑翼叶片底板紧密贴合，扑翼肋片的侧面与扑翼叶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荻，朱发挥，徐涛，谢永慧，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：