【摘要】：隨著生活水平不斷提高,人們對汽車的需求越來越多,這給環(huán)境帶來的危害也越來越多。為了緩解汽車對環(huán)境的危害,目前有很多學(xué)者對汽車?yán)米咝酗L(fēng)發(fā)電這一領(lǐng)域進行探索研究,21世紀(jì)以來多位學(xué)者申請的關(guān)于車載風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的專利被國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)。 本文論述的基于汽車風(fēng)速的風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)主要研究利用汽車行駛過程中的風(fēng)能來發(fā)電的系統(tǒng),該發(fā)電系統(tǒng)可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑仞伣o汽車?yán)?以達到節(jié)能環(huán)保的目的。通過對貝茨理論等風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的理論學(xué)習(xí)以及借鑒前人的研究成果,設(shè)計一種車載風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)。車載風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)安裝在汽車車身通風(fēng)口中,包括導(dǎo)風(fēng)罩、風(fēng)力發(fā)電機、葉片、整流器等裝置。利用計算流體動力學(xué)方法,在Gambit中建立導(dǎo)風(fēng)罩三維有限元風(fēng)洞模型,利用Fluent對導(dǎo)風(fēng)罩尺寸參數(shù)進行流體仿真,得到導(dǎo)風(fēng)罩尺寸參數(shù)優(yōu)化結(jié)果。根據(jù)導(dǎo)風(fēng)罩尺寸,設(shè)計出葉片數(shù)量、布局、尺寸,利用解析法、仿真法求解出葉片攻角和安裝角。根據(jù)已有的風(fēng)洞實驗裝置,選擇發(fā)電機、蓄電池等發(fā)電部件,設(shè)計出與發(fā)電機裝配的實驗臺、發(fā)電機與葉片的裝配方法、葉片攻角和安裝角的調(diào)整方式。將設(shè)計的所有零件加工并進行風(fēng)洞實驗,得到了車載風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的速度損失；得到了當(dāng)風(fēng)速為20m/s時,汽車車載風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率以及風(fēng)能利用系數(shù)；驗證了葉片攻角、安裝角的仿真結(jié)果；探究不同風(fēng)速下的發(fā)電性能,估算了汽車車載風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)可以為純電動汽車增加的電能。最后對利用汽車風(fēng)能發(fā)電提出了一些建議。
【圖文】：

納斯兩人在一家不愿公開名字的“燃料和日用品企業(yè)”贊助下，設(shè)計出“方程式八￡”(?00111113八￡)跑車[8],如圖1.1所示。圖1.1方程式AE跑車Fig. 1.1 Formula AE sports car這款雙座跑車有4個通風(fēng)口，其中兩處在車身前部，另外兩處分別位于車身兩側(cè)，方向朝后，這四個通風(fēng)口在跑車的兩側(cè)各形成一個風(fēng)洞，每個風(fēng)洞中都有一個交流發(fā)電機。跑車首先利用太陽能電池啟動，由車載可充電蓄電池驅(qū)動正常行駛。跑車正常行駛過程中，汽車前方氣流高速通過汽車側(cè)面的兩個風(fēng)洞，與此同時，隱藏在車身風(fēng)洞中的交流發(fā)電機受到風(fēng)的吹動開始轉(zhuǎn)動發(fā)電，發(fā)出的交流電通過與交流發(fā)電機相匹配的整流器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟�，這些額外直流電能源將儲存在蓄電池中，幫助汽車?yán)m(xù)程并防止太陽能電池過快耗盡。跑車行駛過程中，汽車兩側(cè)風(fēng)洞中的兩個風(fēng)力發(fā)電機可以增加汽車全部電量的20%額外電量。跑車使用先進的交互感應(yīng)電流發(fā)動機

表3.1葉片前端附近點（240，0，-199)的速度Table 3.1 Speed of specific point (240，0，-199) around leaf blade near the tip導(dǎo)風(fēng)罩入口風(fēng)速20m/s X方向速度 Y方向速度 Z方向速度 合速度點（240，0，-199) 5^ OAm/s 125m/s 125m/s根據(jù)式（3.2)與表3.1可知，速度減小量：？7=(v2-V2')/V^(154-125)/154=19%<20% (3.25)根據(jù)式(3.21)可知，導(dǎo)風(fēng)罩的入口風(fēng)速為2Om/s、04=O°時，設(shè)計尺寸為Z>=200mm、D=360mm、//=90mm的導(dǎo)風(fēng)罩滿足增速最優(yōu)條件，導(dǎo)風(fēng)罩可以按照參數(shù)Z=200mm、Z)=360mm、//=90mm進行設(shè)計加工。3.2導(dǎo)風(fēng)罩設(shè)計設(shè)計導(dǎo)風(fēng)罩裝配圖如圖3.8所示，各個零件圖如圖3.9所示。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM614

【參考文獻】

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本文編號：2526878