水平軸一軸多級風(fēng)車和扇門式自動回位型立軸風(fēng)水車技術(shù)簡介

　　一、水平軸一軸多級風(fēng)車簡介—

　　技術(shù)原理及背景

　　本實(shí)用新型專利——水平軸一軸多級風(fēng)車，是在傳統(tǒng)的一軸單級風(fēng)車的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)而成的。主要克服傳統(tǒng)的單級水平軸風(fēng)車的三大缺點(diǎn)風(fēng)輪直徑和所占空間面積大而風(fēng)能利用率低；因風(fēng)輪機(jī)抗拒大風(fēng)能力差，而不能利用較高速風(fēng)能；單純從增加風(fēng)輪直徑即增加葉片長度來提高風(fēng)輪機(jī)的功率，是片面的、不完美的技術(shù)方案，并且造成了生產(chǎn)和應(yīng)用上的技術(shù)難題， 使投資建設(shè)和經(jīng)濟(jì)效益矛盾突出。其次，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，本專利提出了多種設(shè)計(jì)方案，涵蓋了水平軸一軸多級結(jié)構(gòu)的全部優(yōu)越類型，克服了傳統(tǒng)的單級水平軸風(fēng)車“一軸一級”的單一結(jié)構(gòu)，開辟了水平軸風(fēng)車結(jié)構(gòu)多樣性的新技術(shù)空間，為風(fēng)車生產(chǎn)和應(yīng)用的多樣化、系列化、多用途設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。

　　以上只是簡單從表現(xiàn)形式上認(rèn)識水平軸多級風(fēng)車對于傳統(tǒng)的單級風(fēng)車的優(yōu)越性和特殊性。要真正認(rèn)識水平軸多級風(fēng)車的優(yōu)越性和特殊性，還必須從技術(shù)原理和理論本質(zhì)上去認(rèn)識。扼要表述如下

　　（本人農(nóng)民身份，學(xué)識淺陋，人微言輕，不敢妄談理論問題，但為了說明問題，表明本意，不得不把個人的理解和認(rèn)識獻(xiàn)丑于眾，錯誤之處，請專家明示）任何表現(xiàn)形式的能量，都是存在于一定的空間內(nèi)的。風(fēng)能也不例外，風(fēng)能存在于風(fēng)流所經(jīng)過的空間內(nèi)。大海量的風(fēng)能存在于強(qiáng)大的風(fēng)流所經(jīng)過的廣大空間，并且在這些廣大空間的每一處即每一個小的空間內(nèi)都存在著風(fēng)能。我們安裝的風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場，就是采收其所處空間內(nèi)的風(fēng)能。傳統(tǒng)的水平軸單級風(fēng)車，是不能充分合理的采收其所處空間內(nèi)的風(fēng)能的，他所采收的只是其所處空間的一維界面的風(fēng)能（界面是我提出的一個術(shù)語，意即風(fēng)機(jī)把風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的發(fā)生面，如風(fēng)和風(fēng)機(jī)葉片的接觸作用面，也指風(fēng)輪的掃風(fēng)面），而其所處大部分空間的風(fēng)能是沒有被采收的，這種傳統(tǒng)的水平軸單級風(fēng)車的采風(fēng)方式，我稱之為“界面采風(fēng)”。要提高水平軸單級風(fēng)車的采風(fēng)功率，就只是一個法的加長風(fēng)機(jī)葉片，擴(kuò)大掃風(fēng)面積，而實(shí)際上是對空間的更大浪費(fèi)。另一方面，在理論概念上，我們現(xiàn)在所使用的計(jì)算風(fēng)機(jī)采風(fēng)功率的計(jì)算公式p=1/2* ρ*π*r2*v3，只能用在水平軸單級風(fēng)車的計(jì)算上，而不能直接簡單地用在水平軸一軸多級風(fēng)車的計(jì)算上。p=1/2*ρ*π*r2*v3在風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用概念是這樣的1. 這一公式?jīng)]有完整的空間概念（公式中的空氣密度和風(fēng)速的3次方v3也只具有單位空間概念），只有界面概念，即風(fēng)流所影響的作用面。因此，運(yùn)用這一公式的計(jì)算數(shù)據(jù)，可以鑒定風(fēng)機(jī)葉片采風(fēng)性能的優(yōu)劣，但不能計(jì)算整臺風(fēng)機(jī)的采風(fēng)功率和采風(fēng)效率。2. 如1 所述 ，因這一公式?jīng)]有完整的空間概念，只有界面概念，所以用這一公式計(jì)算風(fēng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，只能表示風(fēng)機(jī)界面的工作性能和標(biāo)準(zhǔn)，不能表示風(fēng)機(jī)在其所處空間內(nèi)的風(fēng)能利用效率和功率。因?yàn)轱L(fēng)能利用效率應(yīng)以風(fēng)機(jī)所占全部空間為基本單位，計(jì)算風(fēng)機(jī)的功率，對于水平軸多級風(fēng)車來說，應(yīng)該是整架風(fēng)車多級功率的總和，而不能以一個采風(fēng)界面的功率為標(biāo)準(zhǔn)。但是，在傳統(tǒng)的觀念里，人們把這一公式用作風(fēng)機(jī)采風(fēng)功率和采風(fēng)效率的計(jì)算，雖然用這種算法是錯誤的，但對水平軸單級風(fēng)車來說，似乎也接近正確。因?yàn)樗捷S單級風(fēng)車只有迎風(fēng)面的一級風(fēng)輪，沒有明顯的軸向擴(kuò)展的空間采風(fēng)結(jié)構(gòu)，空間采風(fēng)的概念和表現(xiàn)很不明顯，從而明顯突出了界面采風(fēng)的形式，一臺風(fēng)電機(jī)組的采風(fēng)功率、采風(fēng)效率和葉片的采風(fēng)性能等多種數(shù)據(jù)概念都集中通過唯一的一級風(fēng)輪的運(yùn)行數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，這樣，就把本來應(yīng)該區(qū)別的不同數(shù)據(jù)概念變得混為一談，從而，又局限和掩蓋了我們對于空間概念的思維。事實(shí)上，一臺水平軸單級風(fēng)車所占具的不僅是風(fēng)輪直徑的 掃風(fēng)界面，還有以風(fēng)輪直徑為準(zhǔn)的360°的風(fēng)能存在空間。3. 因此，我們要突破傳統(tǒng)的水平軸單級風(fēng)車技術(shù)和理論觀念給我們帶來的 認(rèn)識局限，建立“空間-界面”采風(fēng)的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)理念，克服傳統(tǒng)單級風(fēng)車不能合理利用空間風(fēng)能的缺陷，設(shè)計(jì)出效率更好功率更大的風(fēng)機(jī)來。“空間-界面”的風(fēng)機(jī)采風(fēng)理念，是同風(fēng)能存在于空間的事實(shí)規(guī)律相一致的，離開了空間和界面，就不能形成采風(fēng)機(jī)制（水平軸單級風(fēng)車的界面采風(fēng)，其實(shí)也離不開空間，如弦長、葉片長、和傾角就構(gòu)成了采風(fēng)空間，只是其沒有充分利用空間）。風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能必須滿足兩個條件一是風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能是在風(fēng)機(jī)所具有的特定空間內(nèi)完成的；二是特定的風(fēng)機(jī)空間內(nèi)設(shè)置了特定的風(fēng)能轉(zhuǎn)化界面（如葉片、風(fēng)板等），風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能是通過風(fēng)機(jī)內(nèi)的特定界面完成的。運(yùn)用“空間-界面”的設(shè)計(jì)理念，在空間概念上，我們要把握風(fēng)機(jī)在空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的合理性，充分利用風(fēng)機(jī)所占空間；在界面概念上，要著重研究風(fēng)流作用于風(fēng)機(jī)葉片上的規(guī)律和效應(yīng)，在這樣的理念指導(dǎo)下，我們就可比較容易地設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越于傳統(tǒng)的水平軸單級風(fēng)車風(fēng)機(jī)來。退一步說，就是設(shè)計(jì)制造水平軸單級風(fēng)車，只要合理運(yùn)用“空間-界面”的設(shè)計(jì)原理，突破界面概念，引入空間概念，也能使風(fēng)機(jī)在掃風(fēng)面積上的采風(fēng)效率超過59％的標(biāo)準(zhǔn)。