为了提高垂直轴风力机的功率系数,设计一种能将任意方向的自然水平风转变成沿环形顺时针流动的风的环形聚风装置。分析了该装置将自然风转变为环形流时风的流场。计算有效进风面积,推导了半圆柱形叶片风轮和对称翼型的功率系数公式。研究表明,在不计装置对风的加速作用和忽略轮毂半径的情况下,半圆柱形叶片风轮功率系数最大值35.6%;在给定条件下对称翼型NACA0012的功率系数最高为41.5%;装置用于H型风力机,使得风力机具有确定的攻角及良好的启动性能。

为了避免高温高压环境螺栓应力松弛造成的传统螺栓联接法兰密封性能下降,提出一种新型自紧密封法兰系统。该系统采用一组主螺栓平衡介质压力,并采用一组小直径的螺栓压紧垫片。利用ANSYS Workbench有限元软件对该结构在不同的预紧工况以及操作工况下进行应力分析,并对不同工况下的垫片接触压力进行对比分析。最终计算结果表明:该系统可以替代传统的法兰系统,能有效地减小螺栓载荷;在操作工况下垫片压紧力有所提升,有一定的自紧密封功能。