風(fēng)能技術(shù)是當(dāng)今世界最具發(fā)展前景的新能源技術(shù)之一，在可再生的綠色能源開發(fā)領(lǐng)域中占有突出的地位。風(fēng)力提水作為風(fēng)能利用的一種重要形式，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究和應(yīng)用主要集中在傳統(tǒng)的機(jī)-泵一體式風(fēng)力提水系統(tǒng)以及機(jī)-泵分離式電動(dòng)提水系統(tǒng)：機(jī)-泵一體式風(fēng)力提水系統(tǒng)的最大缺陷是風(fēng)力機(jī)離不開水源，而水源處可能存在障礙物或者風(fēng)力條件不佳，影響提水效率；機(jī)-泵分離式電動(dòng)提水系統(tǒng)屬于風(fēng)力發(fā)電的范疇，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電，將電能儲(chǔ)存在蓄電池里，后帶動(dòng)電動(dòng)水泵抽水，在人員流動(dòng)較頻繁的山地果、茶園環(huán)境中布置線路需注意用電安全。 本文以FS4.4-QZY-L型風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)為參照，設(shè)計(jì)了一種機(jī)泵分離式風(fēng)力氣動(dòng)提水機(jī)，它將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)風(fēng)力壓縮機(jī)內(nèi)的空壓泵產(chǎn)生壓縮氣體，通過(guò)輸氣管線將壓縮空氣輸送到山下水源處的氣動(dòng)提水泵中，再通過(guò)水泵將水提至山上的蓄水池中，它可以與山地自壓微灌技術(shù)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，解決果、茶園自壓微噴灌、施肥、噴藥等問(wèn)題。本論文通過(guò)Profili軟件對(duì)葉片翼型進(jìn)行氣動(dòng)分析和改進(jìn)設(shè)計(jì)；采用CATIA軟件的零部件設(shè)計(jì)模塊、線框和曲面設(shè)計(jì)模塊、裝配件設(shè)計(jì)等模塊對(duì)葉片、風(fēng)輪、風(fēng)力壓縮機(jī)等零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)和干涉分析；基于CATIA結(jié)構(gòu)有限元模塊對(duì)葉片、風(fēng)輪軸、風(fēng)力壓縮機(jī)箱體等關(guān)鍵零部件進(jìn)行有限元靜力分析和模態(tài)分析；最后，采用電動(dòng)活塞式空壓機(jī)來(lái)模擬風(fēng)力氣動(dòng)提水機(jī)的風(fēng)力壓縮機(jī)，驗(yàn)證了不同出氣壓力、出氣流量下，與之配套的QBY-40氣動(dòng)隔膜泵的提水性能（出水流量、出水壓力等參數(shù)）。從仿真和試驗(yàn)結(jié)果可知：本文中設(shè)計(jì)的機(jī)泵分離式風(fēng)力氣動(dòng)提水機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)性能較好（葉片），結(jié)構(gòu)合理，強(qiáng)度符合要求，提水效果良好，可以為中小型風(fēng)力提水機(jī) 的研制提供一定的參考依據(jù)。
【學(xué)位單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：TK83
【部分圖文】：

國(guó)外 典 型 的風(fēng) 力 提 水 系統(tǒng) 主 要 有 往復(fù) 活 塞 式風(fēng) 力 提 水 系統(tǒng) 和 電 動(dòng)式 風(fēng) 力 提 水系 統(tǒng) 。 往復(fù) 活 塞式 風(fēng)力 提 水系 統(tǒng) [ 10 ]如圖 1 -1 所 示， 該 系統(tǒng) 主 要由 風(fēng) 力 機(jī)、 變 速箱 、 旋 轉(zhuǎn) 接 、 往 復(fù) 式活 塞 泵 、 導(dǎo) 管 、塔 架 、塔 基 、 蓄 水池 等 組成 。其 基 本 原 理為 ： 葉 片 帶動(dòng) 風(fēng) 輪 旋 轉(zhuǎn)， 通 過(guò)變 速 機(jī) 構(gòu)， 將 動(dòng)力 傳給 往 復(fù) 式 的活 塞 泵 ， 實(shí) 現(xiàn) 提水 作 業(yè)。 該 系 統(tǒng) 的主 要 特 是 高揚(yáng) 程 、低 流 量 ，適 用 于提 取深 井 地 下 水。 由 于風(fēng) 力機(jī) 離 不 開 水源 ， 而 水 源地 可 能 在 障礙 物 ，為 實(shí) 現(xiàn) 較好 的 提 水 效果 ， 要 求風(fēng) 輪 葉片 底部 與 障 礙 物頂 部 的 最 小距 離 為 ~ 6 m ， 塔架 與 障 礙 物的 距 離 為 13 0 ~ 1 8 0 m 或 達(dá)到 障 礙 物 高度 的 15 ~2 0 倍[ 1] 。

國(guó)外 典 型 的風(fēng) 力 提 水 系統(tǒng) 主 要 有 往復(fù) 活 塞 式風(fēng) 力 提 水 系統(tǒng) 和 電 動(dòng)式 風(fēng) 力 提 水系 統(tǒng) 。 往復(fù) 活 塞式 風(fēng)力 提 水系 統(tǒng) [ 10 ]如圖 1 -1 所 示， 該 系統(tǒng) 主 要由 風(fēng) 力 機(jī)、 變 速箱 、 旋 轉(zhuǎn) 接 、 往 復(fù) 式活 塞 泵 、 導(dǎo) 管 、塔 架 、塔 基 、 蓄 水池 等 組成 。其 基 本 原 理為 ： 葉 片 帶動(dòng) 風(fēng) 輪 旋 轉(zhuǎn)， 通 過(guò)變 速 機(jī) 構(gòu)， 將 動(dòng)力 傳給 往 復(fù) 式 的活 塞 泵 ， 實(shí) 現(xiàn) 提水 作 業(yè)。 該 系 統(tǒng) 的主 要 特 是 高揚(yáng) 程 、低 流 量 ，適 用 于提 取深 井 地 下 水。 由 于風(fēng) 力機(jī) 離 不 開 水源 ， 而 水 源地 可 能 在 障礙 物 ，為 實(shí) 現(xiàn) 較好 的 提 水 效果 ， 要 求風(fēng) 輪 葉片 底部 與 障 礙 物頂 部 的 最 小距 離 為 ~ 6 m ， 塔架 與 障 礙 物的 距 離 為 13 0 ~ 1 8 0 m 或 達(dá)到 障 礙 物 高度 的 15 ~2 0 倍[ 1] 。

機(jī)離 不開 水 源的 難 題 ），又 不需 要 先發(fā) 電 后 提水 ， 只需 通過(guò) 風(fēng) 機(jī) 葉 片和 空 氣 壓 縮泵 對(duì) 空 氣進(jìn) 行壓 縮 ，用 導(dǎo) 管 將壓 縮 氣 體 輸送 至 遠(yuǎn) 處水 源 處的 氣動(dòng) 提 水 裝 置中 進(jìn) 行 提 水作 業(yè) 。 （4 ）目 前 ，對(duì) 于 機(jī) - 泵分 離 式 氣 動(dòng)提 水 系 統(tǒng)的 研 究 ， 國(guó) 內(nèi) 外 相關(guān) 的研 究 論文 較少 ， 日 本 學(xué)者 牛 山泉 在 其 著作 《 風(fēng) 能技 術(shù) 》里 有 對(duì) 其原 理 進(jìn)行 簡(jiǎn) 單 地介 紹 [ 8] 。國(guó) 內(nèi) 市 場(chǎng)上 ， 只 有 山東 新 泰市 風(fēng) 龍 王設(shè) 備 有 限公 司 生產(chǎn) 的 幾 款風(fēng) 力 氣壓 自 控 揚(yáng)水 機(jī) [ 31 ]。在 國(guó) 家 “十 一 五 ” 科技 支撐 計(jì) 劃項(xiàng) 目 中 ，針 對(duì) 福建 省丘 陵 山 區(qū) 的地 貌 特點(diǎn) ，該 系 列 產(chǎn) 品已 經(jīng) 被 應(yīng) 用在 福 建 山地 果 、 茶園 自 壓微 灌 技 術(shù)系 統(tǒng) 示 范基 地 中 ，取 得 了 良好 的 經(jīng) 濟(jì)效 益 [ 1] 。但 是 ，由 于 福 建省 地處 東 南沿 海 ， 夏秋 季 節(jié)臺(tái) 風(fēng)活 動(dòng) 較 頻 繁， 該 機(jī)型 存在 抗 臺(tái) 風(fēng) 能力 較 差 的 缺陷 ， 在 臺(tái)風(fēng) 天氣 容 易遭 到 損 毀， 如 圖 1 -3 所示 。
【參考文獻(xiàn)】

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2 張禮達(dá);任臘春;陳榮盛;毛金鐸;;風(fēng)力機(jī)葉片外形設(shè)計(jì)及三維實(shí)體建模研究[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2008年09期

3 李宗娟;盛雷;李瑞青;;風(fēng)力提水灌溉在抗旱減災(zāi)中的作用[J];山東水利;2008年03期

4 汪建華;直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在風(fēng)力提水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];中小型電機(jī);2003年04期

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本文編號(hào)：2879645