道路反光板除尘装置方案(理论知识模块).docVIP

风轮的几何参数： 旋转平面：与风轮轴垂直，由叶片上距风轮轴线坐标原点等距的点旋转切线构成的一组相互平行的平面。 风轮直径D：风轮扫掠圆面的直径。 风轮的轮毂比Dh/D:风轮轮毂直径Dh与风轮直径之比。 叶片片素：风轮叶片在风轮任意半径r处的一个基本单元，简称为叶素。它是由r处翼型剖面延伸一小段厚度dr而形成的。 叶素安装角β：在半径r处翼型剖面的弦线与旋转切向速度间的夹角。 叶素倾角θ：叶素表面气流的相对速度与切向速度反向之间的夹角。 叶片数z：风轮的叶片数目。 叶片实度σ：叶片投影面积与风轮扫掠面积的比。 叶片长度H：叶片的有效长度，H=（D-Dh）/2。 叶尖速比λ：λ=u/v，它是指风轮外径切向速度与风轮前的风速之比，也称为风轮的高速性系数。 风轮叶片数的确定: 原则上要提高风轮转速就要减少叶片数。这样可以使齿轮箱变速比减小，可降低齿轮的费用。 要减少风轮成本就要减少叶片数。 叶片数的弦长t与叶片数z成反比。 综合考虑上述因素，我们将叶片定为3片，这样转子的动平衡比较简单，且三叶片的质量对风轮-齿轮轴线形成均匀分布，不易造成对风轮运转的干扰。 风轮直径的确定： 在设计最大输出功率P（w）和汽车驶过风速V给定的条件下，选定叶尖速比λ，并估计出风轮在该叶尖速比下的功率系数Cp值，测风轮的直径D D=√（8Pu/3.14ρCpV^3） 风轮转速n=60Vλ/3.14D 根据反光板大小，我们将叶片长度暂定为D=3~4cm 叶片翼型的选择 翼剖面也叫翼型，它是指用垂直于叶片长度方向的平面去截叶片而得到的截面形状。 翼型的尖尾点B称为后缘，翼型周线圆头上的A点距离后缘最远，称为前缘。 翼弦是连接翼型前后缘的直线段AB，通常用t表示。翼型厚度是指剖面上下表面之间垂直于翼弦的直线段的长度，以δ表示，最大厚度是其最大值δmax，通常以它作为翼型厚度的代表。 最大厚度与翼弦之比δmax/t称为相对厚度，通常取值范围为3%~20%（风轮最常用的是10%~15%）。 最大厚度点离前缘的距离用Xδ，通常采用其相对值Xδ/t。 叶片翼型的升阻比与雷诺数的关系： 一般来说，随着雷诺数的增加，叶型升阻比增加，当雷诺数超过翼型的临界雷诺数时，其升阻比也不再变化。 为了使风轮转速高，我们选择了薄而弯曲度小的高速翼型，它具有较小的阻力，也保证了风轮的启动性能。 根据以上分析，我们最终选择了下图所示的翼型作为除尘器的旋转叶片 单片叶片 整体三片叶片 五.在运动控制中的叶片转向控制部分： 由空气动力学定律可知，当车辆经过反光板时车辆周边空气流速大，故测量周边相较于反光板附近气压更低，空气流向由板面指向外部，产生利于除尘的空气流向，从而达到保湿反光板表面洁净使其保持良好的反光功能，但由于风力分散，除尘效果较为随机，故为防止叶片逆向旋转采用机械结构中的凸轮结构（如图所示）。将其安装在转轴的的下部，通过齿轮的走向将叶片的转向限制在我们所需要的旋转方向，避免了叶片逆向旋转，从而达到是内部灰尘受到向外的拉扯力，即达到除尘目的。 最小风速： 引起小风轮开始转动的风速1.7~3.1m/s，若一辆汽车以30km/h的车速驶过，也足够引起风轮的转动。 风速的测量： 现代最常用的压力风速表是皮托管。V=ξ√[2(p0-p)/ρ] p0为流动空气的总压；p为静压；ρ为该地空气密度；ξ为皮托管的校准系数； 参考资料： [1] 郭新生 《风能利用技术》[J]，化学工业出版社，2008，（7） [2] Tony Burton ,武鑫等著 《风能技术》[J]，北京—科学出版社，2007，（9） [3] 百度百科：风轮理论知识