阅读说明：本技术 一种浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型 (Floating type spiral vertical axis fan superstructure experimental model ) 是由 刘利琴 郭颖 张立昌 谢芃 邓万如 于 2021-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型,包括立管,所述立管外部围绕有垂直轴螺旋型风机叶片,立管由顶端向下间隔的分层设置有水平的撑杆,每层撑杆的数量与垂直轴螺旋型风机叶片的数量相同且每层撑杆分别朝向各垂直轴螺旋型风机叶片的等高位置；所述垂直轴螺旋型风机叶片通过连接件与撑杆相固定。本发明旨在提供一种结构稳定、质量达标、外形仿真的浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型。(The invention discloses an experimental model of an upper structure of a floating spiral vertical axis fan, which comprises a vertical pipe, wherein vertical axis spiral fan blades are surrounded outside the vertical pipe, horizontal support rods are arranged on the vertical pipe in a layered manner at intervals from the top end downwards, the number of the support rods on each layer is the same as that of the vertical axis spiral fan blades, and the support rods on each layer face to the equal-height positions of the vertical axis spiral fan blades respectively; the vertical axis helical fan blade is fixed with the stay bar through a connecting piece. The invention aims to provide an experimental model of the upper structure of a floating spiral vertical axis fan, which has the advantages of stable structure, standard quality and simulated appearance.)

一种浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型

技术领域

本发明涉及模型实验技术领域，尤其涉及一种浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型。

背景技术

近年来，在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国的海上浮式风电迅速发展，因此对海上浮式风电的相关性能的研究越发密集，而海上浮式风机缩尺比模型水池实验被认为是研究海上浮式风机动力学、验证新型浮式平台概念、校验计算机软件仿真和数值计算工具精确可靠、经济可行的方法。

海上浮式垂直轴风机是海上浮式平台和陆上固定式垂直轴风机的有机结合，对于海上浮式垂直轴风力机，上部结构受风面积大，严重影响其安全性能，为了得到更为准确可靠的模型实验结果，制造一种结构稳定、质量达标、外形仿真的浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型，是海上浮式垂直轴风机缩尺比模型实验亟待解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种结构稳定、质量达标、外形仿真的浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案予以实现的：

一种浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型，包括立管，所述立管外部围绕有垂直轴螺旋型风机叶片，立管由顶端向下间隔的分层设置有水平的撑杆，每层撑杆的数量与垂直轴螺旋型风机叶片的数量相同且每层撑杆分别朝向各垂直轴螺旋型风机叶片的等高位置；所述垂直轴螺旋型风机叶片通过连接件与撑杆相固定。

进一步的，位于顶层撑杆以下的各连接件均通过钢丝绳与立管顶端相连接。

进一步的，所述撑杆与立管之间设置有L型的固定块，固定块的竖直部分通过螺丝与立管相固定，固定块的水平部分通过螺丝与撑杆的端部相固定。

进一步的，所述连接件为L型，连接件的水平部分通过螺丝与撑杆的端部相固定，连接件的竖直部分通过胶粘方式与垂直轴螺旋型风机叶片相固定。

进一步的，所述垂直轴螺旋型风机叶片共设置有三个，所述撑杆共设置有两层，每层撑杆设置有三个。

进一步的，位于上层的撑杆连接在垂直轴螺旋型风机叶片上侧四分之一处，位于下层撑杆位于垂直轴螺旋型风机叶片下侧四分之一处。

进一步的，所述撑杆由碳布刷环氧树脂包裹巴尔沙木构成。

进一步的，所述垂直轴螺旋型风机叶片由碳布和EL2环氧树脂交替铺设构成。

进一步的，所述立管由铝管构成。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明利用铝管充构成立管，利用碳布和环氧树脂包裹巴尔沙木构成撑杆，利用碳布和环氧树脂铺设垂直轴螺旋型风机叶片，在保证其强度的同时有效控制了浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型的重量。其中采用固定块和连接件形成立管、撑杆和垂直轴螺旋型风机叶片之间的依次连接，有效提高了立管与撑杆连接处以及撑杆与垂直轴螺旋型风机叶片连接处的贴合度，同时在立管顶端与位于顶层以下的连接件之间设置钢丝绳进行牵拉，保证了浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型的结构强度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中固定块的结构示意图；

图3为本发明中连接件的结构示意图。

附图标记：

1-立管，2-撑杆，3-垂直轴螺旋型风机叶片，4-固定块，5-连接件，6-钢丝绳，7-螺丝。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图3所示，一种浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型，包括立管1，所述立管1外部围绕有垂直轴螺旋型风机叶片3，立管1由顶端向下间隔的分层设置有水平的撑杆2，每层撑杆2的数量与垂直轴螺旋型风机叶片3的数量相同且每层撑杆2分别朝向各垂直轴螺旋型风机叶片3的等高位置；所述垂直轴螺旋型风机叶片3通过连接件5与撑杆2相固定；所述垂直轴螺旋型风机叶片3共设置有三个，所述撑杆2共设置有两层，每层撑杆2设置有三个；所述撑杆2由碳布刷环氧树脂包裹巴尔沙木构成；所述垂直轴螺旋型风机叶片3由碳布和EL2环氧树脂交替铺设构成；所述立管1由铝管构成。

其中，位于顶层撑杆2以下的各连接件5均通过钢丝绳6与立管1顶端相连接。在立管1顶端与位于顶层以下的连接件5之间用钢丝绳6进行牵拉，保证了浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型的结构强度。

其中，所述撑杆2与立管1之间设置有L型的固定块4，固定块4的竖直部分通过螺丝7与立管1相固定，固定块4的水平部分通过螺丝7与撑杆2的端部相固定。采用L型的固定块4连接在立管1与撑杆2之间的连接处，有效提高了立管1与撑杆2之间的贴合度。所述连接件5为L型，连接件5的水平部分通过螺丝7与撑杆2的端部相固定，连接件5的竖直部分通过胶粘方式与垂直轴螺旋型风机叶片3相固定。采用L型的连接件5连接在撑杆2与垂直轴螺旋型风机叶片3之间的连接处，有效提高了撑杆2与垂直轴螺旋型风机叶片3之间的贴合度。

其中，位于上层的撑杆2连接在垂直轴螺旋型风机叶片3上侧四分之一处，位于下层撑杆2位于垂直轴螺旋型风机叶片3下侧四分之一处。每层的三个撑杆2呈水平方向间隔120°均匀分布，上下分别连接在垂直轴螺旋型风机叶片3的四分之一处，配合钢丝绳6进一步提高了浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型的结构强度。

本发明制作步骤如下：

①选用合适尺寸的铝管并截取指定长度用于制作立管1，截取三段指定尺寸的巴尔沙木并在外部包裹环氧树脂和碳布用于制作撑杆2，用碳布和环氧树脂交替铺设制作垂直轴螺旋型风机叶片3。

②在建模软件中根据立管1、撑杆2和垂直轴螺旋型风机叶片3的外形建立固定块4和连接件5的模型，并用3D打印技术进行打印。

③用胶粘方式将两层连接件5分别与垂直轴螺旋型风机叶片3上侧四分之一处和下侧四分之一处进行粘贴，用螺丝7将连接件5与撑杆2固定。

④用螺丝7将固定块4与立管1相连，再用螺丝7将固定块4与撑杆2相连。

⑤用钢丝绳6将立管1顶端与位于下层的连接件5相连，得到一个完整的质量、强度、几何形状均满足设计要求浮式螺旋型垂直轴风机上部结构实验模型。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。