《挑战杯产品设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《挑战杯产品设计说明书（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、挑战杯产品设计说明书多向储风聚能隧道照明系统一 序言自古人类对对风的追追求和研研究，就就从来没没有停止止过步伐伐。从古古代用风风车来研研磨，到到现在利利用风能能来发电电，一步步步的诠诠释着风风的力量量。而如如今，随随着绿色色能源的的倡导，全全世界的的焦点都都在研究究怎么开开发出一一种新的的能源。而而对风能能的研究究，更是是首当其其冲。但但风能应应用的领领域还不不是十分分的广泛泛，不具具有一定定的普遍遍性。因因此对风风能的研研究还具具有很大大的发展展空间，鉴鉴于这点点，我们们提出了了多向储储风聚能能隧道照照明系统统。二 作品的的创意 现今一般般的风力力发电，都都设置在在特定的的场合，而而且针对对
2、性单一一，受到到自然条条件和设设备的限限制，更更重要的的是不能能最大限限度的利利用风能能。对于于再次利利用能源源没有可可行性的的措施，针针对以上上的缺点点，我们们加以改改进，设设计了具具有以下下特点的的风力发发电装置置。 任何机机动装置置在行进进的过程程中，都都会产生生一定的的气流，而而这些机机动车辆辆必须消消耗一定定的能源源。我们们可以利利用我们们的风力力发电装装置可以以再次收收集，使使之发挥挥到最大大。我们们可以安安装在任任何可能能出现或或有这种种形式的的气流的的地方，我我们要强强调的是是，也可可以收集集自然风风。这样样就可以以机车提提供相应应的次贷贷服务，比比如说火火车进隧隧道的时时候，
3、我我们就可可以不用用再特定定的为其其安装照照明系统统，可以以利用列列车本身身前进产产生的气气流来发发电，节节约了能能源。以以此，可可以利用用在很多多类似的的场合。而而且我们们利用的的是多方方向，更更大限度度的利用用了风能能。三 作品概概述（一）作品品设计、发发明的目目的：随随着科技技的发展展，新能能源的提提出，人人类正一一步步的的向低碳碳的生活活靠近。在当前以石化能源为主体的能源结构中，煤炭占73.8%，石油占18.6%，天然气占2%，其余为水电等其它资源，利用风能相对极限。总而言之，我们的设计的主要的目的是合理利用绿色能源，倡导低碳的生活。（二）基本本思路：利用任任何不稳稳定的风风场或气气流
4、来发发电（三）创新新点：利用任任何不稳稳定的风风场或气气流来发发电，也也适用于于自然风风；利用声声控进行行开关控控制；多变、瞬瞬态、多多方向利利用风能能。（四）技术术关键：在紊乱乱多变的的气流中中，应用用集中的的收集系系统发电电。采用多多方向控控制，更更大程度度的提高高了收集集率。安装在在相对复复杂恶劣劣的环境境中。 （五五） 主主要技术术指标：叶片直直径，7760mmm。叶片数数目，三三片。叶片材材料，高高强度低低密度的的复合材材料。叶片利利用系数数为1.启动风风速，33-5mm/s。停机风速,15-35m/s。输出功率，4-7W。直流发电机。塔架高度，可协调高度。四 技术关关键的说说明（一
5、） 汽车外流场场数值仿仿真的研研究1 基本方方程和紊紊流模型型所需常数如如下所列列该模型考虑虑了紊流流切应力力的输运运，不但但能够对对来流进进行准确确的预测测，还能能在各种种压力梯梯度下精精确的模模拟分离离现象，并并且综合合了k-模型在在近壁模模拟和kk-模型在在外部区区域计算算的各自自优点。2 计算域域的网格格生成采用Dellaunnay 三角形形方法在在整个计计算流域域生成非非结构化化空间网网格， 同时在在汽车外外表面及及地面生生成与来来流方向向垂直的的半结构构化网格格， 用用以提高高附面层层的计算算精度。图图1为汽汽车外流流场的空空间网格格图。主控方程用用有限体体积法来来离散，对对流项采
6、采用基于于Roee的FDDS上风风差分方方法，扩扩散项采采用中心心差分格格式， 非常数数源项采采用线性性化处理理。3 计算实实例及与与试验结结果 图2 汽汽车后窗窗部位截截面速度度矢量分分部图3 汽车车尾部截截面速度度矢量分分部4 结结论(1)SSST 紊紊流模型型在汽车车外流场场的数值值仿真中中相对于于其他紊紊流模型型能进行行更为准准确的模模拟，尤尤其是在在气流分分离方面面，从而而指导车车身的气气动造型型设计。(2)所使使用的网网格生成成系统采采用Deelauunayy方法生生成，可可以根据据全局变变量的变变化梯度度自适应应地在计计算域内内生成网网格，从从而提高高网格的的经济性性和实用用性；
7、并并且能够够在汽车车附面层层生成棱棱柱形网网格，从从而保持持网格与与来流的的正交性性，提高高附面层层的计算算精度。(3)计算算结果中中，汽车车尾涡、流流线的模模拟结果果与现实实的物理理现象及及试验结结果非常常相近。（二）声控控开关设设置发电机经过过电刷后电电流波形形已不再再是理想想的正弦弦波,但但它仍然然具有周周期性,故需要要进行滤滤波。滤滤波器是是一种使使用信号号通过而而同时抑抑制无用用频率电电信的电电子装置置，由于于发电机机输出的的是脉动动电流，在在电子电电路中，通通常都需需要电压压稳定的的直流电电源供电电 利用用二极管管的单向向导电性性,将电电压变成成一个单单方向的的脉动电电压,通通过滤
8、波波电路,滤掉其其中的脉脉动成分分从而得得到比较较平稳的的直流电电压所以以用大小小两个电电容进行行滤波，大大电容用用来稳定定输出，因因为电容容两端电电压不能能突变，因因此可以以使输出出平滑。小小电容是是用来滤滤除高频频干扰的的，是使使输出电电压纯净净，电容容越小谐谐振频率率越高，可可滤除的的干扰频频率越高高。恒流源电路路就是要要能够提提供一个个稳定的的电流以以保证其其它电路路稳定工工作的基基础。即即要求恒恒流源电电路输出出恒定电电流，因因此作为为输出级级的器件件应该是是具有饱饱和输出出电流的的伏安特特性。 图441，恒流电电路的设设计如图33所示，由由稳压管管VZ11、晶体体管VTT1、电电阻
9、R11、电容容C2构构成的晶晶体管电电流源提提供恒定定电流，取稳压管电压为5 V，R1为30，此时IC1OO mA，作为电路的充电电流。 图55 恒流流源电路路2 声控电电路 图图6 声控控电路图图压电陶瓷片片B与晶晶体三极极管VTT1，电电阻R11，和电电阻R22等组成成了声控控脉冲触触发电路路，时基基集成电电路ICC与电阻阻R3，电电容器CC等组成成了典型型单稳态态延时电电路，晶晶体三极极管VTT2，VVT3和和电阻RR4，RR5等组组成了LLED灯灯H的功功率驱动动放大电电路。由于晶晶体三极极管VTT1的偏偏流电阻阻R1取取值较大大，所以以VT11趋于截截止状态态，其集集电极输输出电压压
10、高于11/3VVDD=1.55V,与与之相连连的时基基集成电电路ICC的低电电位触发发端2脚脚处于高高电平，单单稳态电电路处于于稳态。电电容器两端通通过ICC的7，11脚被IIC内部部导通的的三极管管短路，IIC的33脚输出出低电平平，VTT2，VVT3均均无偏流流而截止止，LEED灯HH不发光光。当在有有效距离离范围内内拍一下下手掌时时，突发发的声波波被压电电陶瓷片片B接收收，并转转换成微微弱的电电信号，该该信号的的正半周周经VTT1放大大后，从从其集电电极输出出负脉冲冲，时基基集成电电路ICC的2脚脚获得瞬瞬间低于于1/33VDDD=1.5V 的低电电平触发发信号,使ICC组成的的单稳态态
11、电路受受触发进进入暂稳稳态(即即延时状状态),IC的的3脚输输出高电电平,VVT2获获得适合合的偏流流而导通通,VTT3进入入完全饱饱和导通通状态,LEDD灯发出出亮光，随随着ICC的3脚脚变成高高电平，IIC内部部导通的的三极管管截止，解解除对电电容器CC的短路路，电池池GB通通过电阻阻R3向向电容器器C开始始充电，当当C两端端的充电电电压（即即IC的的高电位位触发端端6脚电电位）达达到2/3VDDD=33V时，单单稳态电电路翻转转恢复稳稳态，IIC内部部三极管管重新导导通，CC通过IIC的77，1脚脚放电并并被再次次短路，IIC的33脚重新新输出低低电平，导导通到VVT2，VVT3失失去偏
12、流流而截止止，H断断电自动动熄灭。电电路中，LLED灯灯每次延延时点亮亮的时间间器C的的时间：T=11.1RR3C。按按图选择择R3和和C的值值，H延延时点亮亮的时间间约为 1miin。3元器器件选择择IIC选用用静态功功耗很小小NE5555时时基集成成电路，VVT1，VVT2 均选用用90114（集集电极允允许最大大电流IICM=0.11A，集集电极最最大允许许功耗PPCM=3100mW）或或3DGG8型硅硅NPNN小功率率三极管管，要求求VT11的电流流放大系系数2000，VVT2的的电流放放大系数数1000，VVT3选选用90012（IICM=-0.5A,PCMM=6225mWW)或33
13、CG223型硅硅PNPP中功率率晶体三三极管,电流放放大系数数500。 RR1-RR5均选选用RTTX-11/8WW型碳膜膜电阻器器。C用用漏电很很小的优优质CDD11-10VV 型电电解电容容器。BB用27mmm压电电陶瓷片片。RR2阻值值选择110K。由于采采用了谐谐振频率率较高（约约 4KK左右）的的压电陶陶瓷片BB作为声声波传感感器，所所以对猝猝发的击击掌声，硬硬物相碰碰撞声反反应灵敏敏，而对对于人们们的讲话话声以及及环境其其他低频频率的嘈嘈杂声，却却反应不不灵敏。这这就是说说，电路路具有比比较好的的防误触触发性能能。当然然，将电电路声控控灵敏度度调得比比较高时时，防误误触发能能力就会
14、会相应降降低。由由于整个个电路平平时静态态耗电很很小，实实测静态态总电流流小于1130A，故故电路末末设置电电源开关关。4 电源短短路保护护接通直流电电源Vccc发光光二极管管发绿光光。指示示直流电电源正常常。电源源短路保保护功能能：按下下轻触开开关K11三极管管BGII基极经经限流电电阻R22得到高高电平，BBG1饱饱和导通通，继电电器J吸吸和，其其常开触触点J闭闭合，端端正常输输出直流流电源，发发光二极极管发红红光。在在继电器器吸和和的同时时，三极极管基极极也被拉拉下成低低电平，导导通，整整个电路路正常工工作。当OUT端端发生短短路时。VVcc电压压被拉下下成近似似为零伏伏，三极极管BGG
15、1 退退出饱和和导通状状态，继继电器JJ释放。从从而达到到电路保保护作用用。 图图7 电源源短路保保护五 结构分分析（一） 风叶设计叶片核心设设计包括括：计算算风轮直直径D，确确定叶片片数B，选选取各叶叶素翼型型，计算算各叶素素的孩长长C和安安装角BB。叶片片分析设设计的基基本流程程如图88 所示示。图 8 叶片设设计基本本步骤33叶片片重要参参数的选选取1 尖速比00风轮的尖速速比0等于风风轮的叶叶尖线速速度和设设计风速速之比。尖速比与风风轮效率率密切相相关，在在风力机机没有超超速的条条件下，运运转于高高尖速比比状态下下的风力力机具有有较高的的风轮效效率。通通常，高高速风力力机尖速速比一般般在6-8级，风风力机具具有较高高的风能能利用系系数2叶片数数B风
