本發(fā)明涉及能源與動力工程、水利工程、海洋工程領(lǐng)域，具體涉及一種基于偏心橢圓柱繞流擺動低密度流體能量利用方法及裝置。

背景技術(shù)：

我國海流能、低水頭水能和風(fēng)能總量大，但這類流體的能量密度低，所需能量轉(zhuǎn)換設(shè)備巨大，制造安裝復(fù)雜，成本高，維護(hù)困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于偏心橢圓柱繞流擺動低密度流體能量利用方法及裝置，利用橢圓柱或圓柱繞流形成的壓差，帶動橢圓柱或圓柱體繞偏心軸擺動進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)海流能、低水頭水能和風(fēng)能等低密度流體能量的機(jī)械能轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)海洋能、低水頭水能和風(fēng)能等清潔能源的開發(fā)利用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

基于偏心橢圓柱繞流擺動低密度流體能量利用裝置，包括柱體，偏心轉(zhuǎn)軸，柱體內(nèi)部或外部與偏心轉(zhuǎn)軸同軸安裝的發(fā)電機(jī)。柱體的最佳短長軸比范圍為b/a＝0.8-1，偏心轉(zhuǎn)軸布置的位置r越大越好。

優(yōu)選地，所述柱體為橢圓柱體或圓柱體。

優(yōu)選地，所述柱體可豎直布置或水平布置。

優(yōu)選地，所述發(fā)電機(jī)可與轉(zhuǎn)軸同軸布置與柱體內(nèi)部或外部。

本發(fā)明還提供了一種基于偏心橢圓柱繞流擺動低密度流體能量利用方法，具體的：水流或者空氣繞流柱體，在柱體兩側(cè)由于流動不均勻，從而形成壓差，柱體在壓差作用下實(shí)現(xiàn)擺動，將流體能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

本發(fā)明具有以下有益效果：

增加清潔能源的利用，減少對化石燃料的依賴，有助于環(huán)境保護(hù)，提高低密度新能源的利用效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于偏心橢圓柱繞流擺動低密度流體能量利用裝置的原理示意圖。

圖2為b/a＝0.8，r＝0.7橢圓柱體在流速U＝0.14m/s工況擺動角度隨時間變化的曲線。

圖3為表2所示周期內(nèi)角速度與擺動角度關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于偏心橢圓柱繞流擺動低密度流體能量利用裝置，包括柱體1，柱體1內(nèi)部或外部與偏心轉(zhuǎn)軸3同軸安裝有發(fā)電機(jī)2，U為海流、水流或風(fēng)的來流速度，ω為柱體擺動角速度繞軸順時針和逆時針擺動，a為橢圓柱體截面的長半軸長，b為橢圓柱體截面的短半軸長，r為轉(zhuǎn)軸距離橢圓柱體中心軸的距離，O為柱體的端面的中心。水流或者空氣繞流橢圓柱體，在柱體兩側(cè)由于流動不均勻，從而形成壓差，柱體在壓差作用下實(shí)現(xiàn)擺動，從而實(shí)現(xiàn)將流體能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，柱體的最佳短長軸比范圍為b/a＝0.8-1，偏心轉(zhuǎn)軸布置的位置r越大越好。

所述柱體1為橢圓柱體或圓柱體。

所述柱體1可豎直布置或水平布置。

所述發(fā)電機(jī)2可與轉(zhuǎn)軸同軸布置于柱體內(nèi)部或外部。

在水槽中利用不同長寬比的橢圓柱體開展了實(shí)驗(yàn)，并測試了不同長短軸徑和偏心距橢圓柱體和圓柱體的擺動規(guī)律，驗(yàn)證了該裝置的可行性。

表1 為b/a＝0.8，r＝0.7橢圓柱體在流速U＝0.14m/s工況下擺動角度隨時間變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及不同擺動角度位置的角速度。

表2 一個擺動周期內(nèi)角速度隨擺動角度的變化數(shù)據(jù)

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。