介紹萬向風車 - Powered by Discuz! Archiver

bdlhz618 發表於 2011-11-8 17:08:26

两叶桨V型万向风车的启动
搞创新很有趣，整天会遇到大量的问题，也就迫使你整天思考大量的问题。爱动脑，爱动手，爱学习的人，我劝你就去搞创新，保你整天会五味杂陈，妙趣横生……。
前些日子，把万向风车由三叶桨改成两叶桨，没想到与英国的海上巨型风力机Aerogenerator相似了。有人就提出说，英国的发明特点在于只用两个叶片就可以实现自启动，而你的形式在两个叶片时根本不可能自启动！因为我一直是以万向风车（三叶桨）能够自启动而沾沾自喜的，说不能自启动，那可让人受不了。我反驳了他，并给他讲了一套大道理。他也不示弱，说，放一个风车启动的视频上来，不就说明问题了吗？何必费那么多话？
其实拍一个启动视频并不费事，东西都在，不必另作，拍一个就拍一个吧。以前也拍过启动视频，但那是1型单层叶片的阻力型风车，到了双层叶片的升力型以后，在印象上总觉得启动不成问题，可却真的没拍过启动视频。
把电池充好电，把东西都摆出来，调好灯光，打开电扇……。先从风车空载，电扇1档开始，打开相机，拍摄开始……。
就在我不以为然，感觉良好的时候，情况出现了——风车在那只是摇晃，可就是不转……。把电扇加到2档，情况照旧；再把电扇加到3档，摇晃依然……。风车摇来晃去，就是过不了那个死点，转不起来。这一下我服了，两叶桨与三叶桨不一样，风车自启动不起来。
有问题就得解决。
我忽然想到A380飞机的机翼翼尖处加的那个垂直小立翼，想到给风车叶桨梢处也加一个，它在风车叶桨旋转时不起什么作用（与风向平行），但在启动时会不会帮助启动？
加上后情况大有好转，风车能够自启动了。这也让我理解了英国的Aerogenerator在叶尖处加的那个叶片的作用……。
看视频点击下面网址：
顺便再多说一句：ligo提的问题很对，他对达里厄风车自启动的看法也对，在这里谢谢他！

http://v.youku.com/v_show/id_XMzIwNjAwMzg4.html

bdlhz618 發表於 2011-11-27 22:40:48

這話有理
早就看到了ligo的評論，他說：“垂直軸風車都應該與Φ型風車進行比較，如果沒有勝出它的優點，基本不會有什麼前途。”覺得這話講得非常有道理，但因當時正忙於製造樣機，所以沒有及時回復。
說ligo的話有道理，基於三個理由：
1）偉大的發明
Φ型達裏厄風車是在法國由G.J.M. Darrieus於1920年發明的。關於達裏厄（Darrieus）型風輪的設計，最重要的是包含微薄的，彎曲的，螺旋槳斷面的葉片安裝在旋轉的垂直管子的頂部和底部（一般稱“Φ”型垂直軸風車）。基於這一概念的發展工作在當時並沒有開始，直到1960年由兩個加拿大研究員因不知他人已發明的情況下才又從新使用。
Φ型達裏厄風車其貌不揚，在豎軸上掛著個大大的圓形葉片，豎軸和葉片組合在一起很像字母Φ，讓人猛一看就有莫名其妙，非常奇怪的感覺。不少人剛看到時都不敢相信這是風車，不光不知道它的工作原理，就連他能不能旋轉都表示懷疑，也許，這也就是它發明出來以後竟有四十年時間沒人理睬的原因。
其實，Φ型達裏厄風車絕對是一項偉大的發明。它應用了豎軸，同時應用了升力。光看外表，光進行理論分析，那是很不夠的，你如果感興趣的話你應該製造一個小模型用電扇吹它轉一轉，你就會發現，它絕對會讓你感到超乎預料的神奇！實際這就是應用了升力，引入了正回饋，才取得的這樣驚人的效果。
2）嚴重的缺陷
不能說偉大的發明，就十全十美，沒有缺陷。因為創新沒有止境，所以發明就會有缺陷，從而等待新的創新和發明。
Φ型達裏厄風車的最大缺陷，就是不能自啟動。當然，這只是一個外在的表現而已，要從根本上來講，或許就是把複雜的問題簡單化了。風車把風能轉變成機械能，這是一個很複雜的過程。面對不穩定、不均勻、時有時無、不可控制的風能，如果把轉化效率，安全性等都考慮進去，那情況就更複雜了。僅用包含微薄的，彎曲的，螺旋槳斷面的葉片安裝在旋轉的垂直管子的頂部和底部，肯定解決不了這麼複雜的問題，肯定會有疏漏，這樣，出現了不能自啟動的問題也就不足為奇了。
3）滿懷信心
常有人說，辦法總比困難多，我確信這一點。所以，發現缺陷就應該瞄準它，想辦法解決它。我對萬向風車的性能超過Φ型達裏厄風車是滿懷信心的，也願意與Φ型達裏厄風車進行比較，因為只有通過比較，才能有鑒別；有了鑒別才能有發展。
有人可能以為，萬向風車是在瞭解了Φ型達裏厄風車的缺陷，通過革新改進而設計出來的，所以才與Φ型達裏厄風車很相似，所以才信心滿滿，其實這個你可錯了。我原來對Φ型達裏厄風車一無所知，套用一下文學藝術上的話來說就是，風車純屬虛構，如有雷同，純屬巧合！全部萬向風車與Φ型達裏厄風車有關的論述和比較，都是以後通過學習分析得出來的，都是論壇上發生的事。因此我雖然滿懷信心，但我不能打保票，因為我還沒有具體的數據，——一切皆有可能！
看視頻點擊下麵網址：

http://v.youku.com/v_show/id_XMzI2Njg3NjQ4.html

bdlhz618 發表於 2011-11-29 23:23:51

廉頗老矣，尚能飯否？
總覺得你說的總是很對，並且讓人感到振聾發聵，發人深思。這大概因為你也是立軸風車的設計研究者，對立軸風車有一定認識，所以才能提出這樣一針見血的意見。
沒錯，我對達裏厄式風車的理解仍很不足，對於這樣一項即偉大而又有缺陷的發明，我的認識只不過是部分毛皮，很小的一部分。對於他的偉大怎麼說都不過分；而對於它的缺陷，應該深入分析，逐步解決。
我想，你既然看出我對達裏厄式風車的理解仍很不足，那麼你一定有自己的獨到的見解，為什麼不在這裏說說你的看法？談談你的看法，就會顯示出你對V型立式風車實驗研究的深度，也才可能讓人大跌眼鏡。這比你宣傳V型立式風車的優點，讚揚它有多麼高的創造性、新穎性和價值，強得多。我發現你總是評價別人不足，卻很少談自己的看法，這很不夠，這會讓人懷疑你的誠意，可能會讓人用文藝上的那句話來說你——非誠勿擾！
你說：Φ型風車的實測效率約為0.42，H型的有報導可達0.5，你的風車不會超過它們。我說，這種可能性是有的，在上次的帖子中，我就說明了，我不能打保票，因為我還沒有具體的數據，——一切皆有可能！我因為沒有證據，所以只能談可能。而你卻用肯定式說：“不會超過它們”，你有證據嗎？如果沒有證據，那這不是抬杠嗎？不然我們打賭吧，我賭兩葉槳萬向風車效率超過Φ型風車兩成，你敢不敢賭？
另外，你說：“千萬不要過高地指望它會帶來回報……就當作愛好來研究好了。”這話說得靠譜。搞創新的人都應該以此共勉，而且，我有這樣的經驗，你越想得到回報，就越得不到回報；而你不想得到回報，反而可能會得到——就這麼簡單！
這裏讓我想起了一句古話：“廉頗老矣，尚能飯否？”廉頗老了，你回報給他什麼美味佳餚、山珍海味，他也吃不下了。我指望回報還有意義嗎？或許對子女還有點意義，但我的子女一個都不指望，甚至不屑、不信、不幫忙，我早就當作愛好來研究好了。——就這麼簡單！
有不當之處，敬請指正！
附ligo新能源論壇-風能-原帖：
看了視頻，不得不說你做了很多努力。但是從你的觀點來看，你對達裏厄式風車的理解仍很不足。況且，從你的風車大小來看，掃風面積沒有達到１個平方米，就不可能在自然條件下發出300瓦的電，別忘了，貝茨極限是不可超越的，Φ型風車的實測效率約為0.42，H型的有報導可達0.5，你的風車不會超過它們，因為風車的造型明顯有較高的風阻。從視頻中旋轉速度來看也可以表明這一點。繼續努力吧，但是千萬不要過高地指望它會帶來回報，要知道現在是新能源的冬天，而你的風車，就像我說過的，是萬里長征才邁出了第一步，也就是概念階段，離實用化還遠的很。就當作愛好來研究好了。

bdlhz618 發表於 2011-12-5 13:54:27

250瓦两叶桨万向风车
将叶桨加宽加长，增加风车功率，使其达到在风速10米/秒时额定功率约250瓦，在室内测一下其启动和运转情况。
风车叶桨长1米，宽0.5米；倾斜度50度；安装攻角8度；偏心度83%；翼型为对称翼型；
风车在电扇高速档可以启动并加速运转；在中速档不能启动但能远转；在低速档既不能启动，也不能运转，原因是，此时电扇功率太小，不足以推动大风车。
看视频点击下面网址：

http://www.tudou.com/programs/view/Mx-68JjozsU/

bdlhz618 發表於 2011-12-16 23:26:12

前進前進前進進
自從跟ligo打賭以後，就抓緊了對樣機（模型）性能的檢測工作，並準備與達裏厄型風車性能進行比較，看看兩種風車的情況到底如何？
準備用測風車轉速的方法，觀察風車性能。因為風車旋轉時受到的阻力一般情況下可以看成是定值，那麼轉速乘以力矩就是功率，功率與轉速成正比。比較了轉速的大小，也就比較了輸出功率的大小和效率的高低。
至於達裏厄風車的情況怎樣知道呢?需不需要造一臺達裏厄風車呢？其實這個完全不需要，因為萬向風車的傾斜度、安裝攻角、偏心度是可以通過葉槳頭調節的，而V型達裏厄風車只是上述參數組合中的一種，所以，只要將上述參數調整到達裏厄風車的情況，這個風車就變成了V型達裏厄風車。
檢測先由小風車開始，因為小風車軸上接著小電機（並有小皮帶輪增速），小電機的輸出連著電壓表，電壓表的示值就代表了轉速，看起來很直觀。
按著自己主觀認為的最佳參數調整好風車，打開電扇低速檔，風車既能啟動又運轉良好，我記錄下轉速示值。
調整風車參數，使風車參數符合V型達裏厄風車情況，可以說，這就是V型達裏厄風車了。打開電扇低速檔，看風車的運轉情況……。
老實說，我一直都在鼓搗萬向風車，改進它的葉片，觀察它的運轉，改變它的形式，提高它的性能……，我也早就知道把萬向風車稍加改變就能變成V型達裏厄風車，可是我卻一直都沒有改變過一下來看看V型達裏厄風車的運轉情況到底怎樣？比一比兩者的性能有何不同？說一句不怕見笑的話，絕不是膽怯不敢，而是覺得達裏厄風車那麼難看，又不是當前流行的風車類型，要跟它比——小菜一碟！要不是ligo毫不留情的給了我一悶棒，我大概還想不起來跟它比一比。
現在終於第一次把風車改成了V型達裏厄風車，打開電扇低速檔，看它的運轉情況。
風車不能自啟動，這一點讓我心中略感慶倖。用手撥動一下，風車轉起來了，卻輕輕鬆松地接近了萬向風車的轉速，這讓我深感震驚，出乎預料，體會到了“人不可貌相，海水不可鬥量”的含義。
電扇開到中速檔，情況更糟糕了，V型達裏厄風車的轉速遙遙領先於萬向風車……。
電扇開到高速檔，V型達裏厄風車已高出二十多百分點了，呼呼呼轉起來輕鬆無阻；可萬向風車轉起來卻阻力重重，V型達裏厄風車真是神了……。
最後結論是，在低速範圍V型達裏厄風車還不行；在高速範圍萬向風車不如V型達裏厄風車。
第二天當然是繼續測試。第一天用的是小風車，情況可能不准確，第二天用中型風車再試試，期待情況會有變化。
中型風車一直沒有找到合適的變速器，所以沒能接上合適的發電機。沒有辦法，測轉速只能用笨辦法——掐表數轉數。
還是先測萬向風車，先把風車各參數調整到主觀自認為最好的參數，把電扇開到中速檔（因風車大，低速檔即不能啟動，也不能運轉），風車雖不能自啟動但撥動後能運轉，記下轉速是24轉/分。
再調整風車參數使其符合V型達裏厄風車，在同等條件下使其運轉……。
天哪，只見V型達裏厄風車呼呼呼地、輕鬆地、不可思議地轉到了32轉/分……。
我完全傻眼了——這就是我一向不怎麼重視的達裏厄風車？就是那個其貌不揚的，讓人看了不知是風車還是什麼玩意的達裏厄風車？
我當時幾乎暈了，心裏發燒，渾身無力……。有一種幾十年沒有過的那種失戀的感覺……。想起跟別人說過的大話，我的腸子都悔青了，我測不下去了，前功就讓它盡棄去吧，我無力的躺到了床上。
鎮靜了幾天之後，我想到，就這麼結束不是有點可惜？萬向風車有那麼多參數組合，而V型達裏厄風車只有那麼一種參數組合，我就不相信找不到能夠超過V型達裏厄風車的一種組合。有人說我有一種不服輸的精神，大概就是這種精神促使我又開始了測試。
一次次的改變參數，一次次的調整尺寸，打破所有框框，運用反向思維……。又是那句老話：老天不負有心人，我終於找到了那組參數，經過測試風車轉速達到了36轉/分。雖然超的不多，但給了我信心，通過葉片的改進，傾斜度的改進，對超過達裏厄風車20%，滿懷信心！
當然，直到最後，永不放棄！

bdlhz618 發表於 2011-12-29 10:56:23

差之毫釐失之千裏
在創新過程中，最令人懊喪，最讓人鬱悶，最能使人痛不欲生的就是你的預想與實際試驗的結果完全不符，南轅北輒。因為你的預想是建立在你的知識，你的邏輯推理，你的分析想像基礎之上的，換句話說就是完全符合你的認識，符合你的道理的，完全是順理成章的，可以解釋通的。一旦實驗結果與預想的不符，你肯定會大失所望，不知所措，甚至喪失信心……。其實，這時你不要悲傷，也不要心急，最需要的是鎮靜，是認真的分析和學習，千萬不能放棄，錯失良機。
前幾天在做萬向風車與達裏厄風車比較試驗時，就遇到過這樣的情景。當把對稱翼型萬向風車各參數調整到主觀自認為最好的參數，把電扇開到中速檔，風車雖不能自啟動但撥動後能運轉，記下轉速是24轉/分。再調整風車參數使其符合V型達裏厄風車，在同等條件下使其運轉……。只見V型達裏厄風車呼呼呼地、輕鬆地、不可思議地轉到了32轉/分……。當時我完全不敢相信這就是我曾經不知天高地厚的不怎麼看得上眼的那個達裏厄風車？不敢相信這就是其貌不揚的，讓人看了不知是風車還是什麼玩意的那個達裏厄風車？
之所以出現這麼大的反差，是由於那個主觀預想的最好的參數不是輕易做出的，而是建立在我的認知，邏輯推理，分析想像基礎之上的。而現在實驗和預想完全不符，就說明我的想像是完全錯誤的，我的認知也是有問題的，這怎不令人懊喪？
後來我一次次的改變參數，一次次的記錄轉速，打破所有框框，運用逆向思維……。終於找到了另一組參數，使風車轉速達到了36轉/分。這說明達裏厄風車不是最佳狀態，還有改進的餘地；也說明風車結構參數對其性能的影響非常密切，達到了差之毫釐失之千裏的程度。但，此時的風車參數(偏心度、安裝攻角、）已成了負值，已經不合常理，只是巧合而已。
經進一步分析改進，因為風通過垂直軸風力機葉槳上風面做功後風速會降低，由於風功率與風速三次方成正比，到下風面對葉片作用力要小不少，風輪的上風面是主要做功面，下風面是次要做功面。為儘量發揮葉片在上風面的做功能力，運用了帶彎度的翼型（原專利方案也是採用有彎度翼型）而且弦線與切線方向有夾角θ。這樣在相同的風速下能增大葉片在上風面的轉矩，不過葉片在下風面轉矩會減小，可使風輪在小一些的葉尖速比進入升力狀態，但會限制進入大的尖速比，另外阻力會略有增加，採用這樣的翼型可使用比對稱翼型寬一些的翼型，而且實度比也可高些。（參見鵬芃科藝）
除了運用帶彎度的翼型以外，還對傾斜度進行了改進和調整，現在已使萬向風車轉速穩定可靠的，有理有據的高於達裏厄風車10~15個百分點，也使風車結構參數對其性能的影響不那麼非常密切，有了一定範圍。相信經過進一步的運用其他空氣動力學新技術，航空技術，使萬向風車效率高於達裏厄風車20個百分點，勝利在望！

bdlhz618 發表於 2012-1-1 09:02:15

功夫不負有心人
我曾經一次次的改變參數，也曾經一次次的記錄轉速，曾經打破所有框框，曾經運用逆向思維……，終於將葉槳傾斜度、攻角、偏心度的所有參數組合都測試到了，並且大部分都測了兩三遍，最優參數範圍也已經確定，本以為對風輪結構參數的實驗測試基本完成了，但，突然想到是不是再測一下以前不太重視的哪些參數，因為這些參數有的只測試過一兩次，就因為效果不太理想或者不太符合自己預想的道理而被拋棄了。那麼，是不是最後再確認一下，以免留下遺憾和糾結？
就在我重新再測一下以前不太重視的哪些參數的時候，有些參數卻讓我眼前一亮，這些參數使效率比達裏厄風車提高了20~30個百分點。我急忙抓住這些參數，反復測量，看它們是不是只是巧合地曇花一現，或者像運用對稱翼型時那樣風車參數(偏心度、安裝攻角、）已成了負值，已經不合常理，只是巧合而已。結果發現不是的，這確實是利用帶彎度翼型時的一個參數範圍，也完全符合預想的原理，且穩定的使效率比達裏厄風車提高了20~30個百分點。
哈哈，我找到了！真是功夫不負有心人！不管你信不信，反正我信了！
下一程我將做一臺像樣點的樣機，再一次進行室外實驗，敬請期待！
順祝各位網友，新年快樂！明年更好！

setlinso 發表於 2012-1-1 12:12:49

恭喜bdlhz618 大在新的一年又跨進一大步.

bdlhz618 發表於 2012-1-5 22:51:23

想做的都做了
這幾天對風車作了進一步的改進，運用航空技術給葉槳加裝了後襟翼和在葉槳頂端加裝端板。
當葉片以一定的速度運行時，在葉片下方空氣壓強較高、在葉片上方空氣壓強較低，葉片產生向上的升力。由於葉片上下面氣壓之差，在葉片兩端的下方氣體會向上方繞動，產生翼尖渦。翼尖渦會擾亂葉片兩端氣流的正常流動，減小葉片的升力，葉片的升力係數越大則渦的影響越大，並且翼尖渦會在葉端後方形成一串的渦流，產生渦誘導阻力，造成葉片阻力增加。如果葉片足夠長，翼尖渦造成的升力損失與阻力增加與葉片的升力與阻力相比可忽略不計；如果葉片較短，翼尖渦造成的升力與阻力損失比較明顯，這就是選擇大展弦比的優點。對於較小的風力機，葉片長度本來有限，也要儘量保證葉片的寬度，為了避免展弦比小造成的弊端，有些風力機採用航空技術中的一些措施，在葉片頂端加裝端板是較簡單的辦法，可大大減小繞流的影響。（參見鵬芃科藝）
加裝葉槳頂端板後，效果比較明顯，風車效率增加約5~10個百分點。
在航空技術中，為了增大升力係數人們發展了各種各樣的增升設備，用的最多的是後緣襟翼。後緣襟翼是一塊加裝在後緣的小翼片，可以改變翼型的環量，從而獲得升力的增加。襟翼可以是固定的，也可以是轉動的，為了簡單，本次加裝的是固定的。
加裝後襟翼是本風車首創，加裝後效果不是很明顯，但也沒起什麼不好的作用，決定還是保留。看來前人的經驗是非常寶貴的，我們不能隨便的不重視，更不能輕易的加以否定，之所以沒有加裝後襟翼的報導，大概就是效果不明顯。不過，不知加裝活動襟翼後果如何？
改進的兩葉槳萬向風車已基本完成，不久將做室外實驗，再拍視頻，敬請期待。

bdlhz618 發表於 2012-1-7 11:54:50

改進的兩葉槳萬向風車
對兩葉槳萬向風車進行了如下四項改進：
一、改對稱翼型為帶彎度翼型；
二、在葉槳頂端加裝端板；
三、加裝後緣襟翼；
四、改進葉槳傾斜度；
   室內測試，風車參數：傾斜度56度；安裝攻角0度；偏心度40%；葉槳展弦比3:1；
高速檔可以啟動，運轉轉速28轉/分；（V型達裏厄風車運轉轉速22轉/分）
中速檔可以運轉，轉速20轉/分；
   低速檔可以運轉，運轉轉速10轉/分；
風車效率初步測量高於達裏厄風車20~30%，成本減少50%。製造簡單，材料廣泛，現已達到實用階段，歡迎批量生產。
         http://v.youku.com/v_show/id_XMzQwNDI2NjUy.html

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