本发明涉及空气动力学及风能利用技术领域。
背景技术：
风能作为真正的清洁能源之一，在车辆上没有得到推广应用。
风阻是车辆行驶需要克服的重要阻力之一，且风阻与速度的平方成正比，故随着车速的增加，风阻将成为车辆行驶需要克服的绝大部分阻力，相当于车辆的动力系统提供的能量的绝大部分用来克服风阻。
申请公布号为CN 101070820 A的中国专利文献公开了一种速度控制车载风力发电装置，主要是根据车辆的速度控制发电机工作，且未见推广应用。
现有技术中未对车辆的风阻加以利用，只是一味地通过消耗更多的燃料或电能驱动车辆前进来抵消风阻，从而造成排放污染及能源浪费。
申请公布号为CN 101070820 A的中国专利文献公开了一种速度控制车载风力发电装置，虽然将风阻的能量用来发电，但未对车辆的风阻从空气动力学角度进行任何利用。
技术实现要素：
本发明目的为了部分克服车辆行驶中的风阻对车辆产生的消极影响，除了可将风阻的部分风能转变成其他形式的能源储存或加以利用外，更可改变车辆的空气动力学特征，从而提高车辆的安全性、经济性，变害为宝。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
在本发明的第一个方面中，提供了一种风能在车辆内部利用的方法，在车辆与周围的空气发生相对运动时，对进入车辆内部的风能加以利用，其特征是，包括具有喇叭口状的进风口、进风口导流板、风机、能量转换设备以及出风口。
所述喇叭口状的进风口，放置在车辆的迎风面，前大后小放置。
所述进风口导流板，数量在一个以上，包括水平导流板及垂直导流板，导流板包括全固定式、半固定半可动式、及全可动式三种调节方式；水平导流板的功能类似于飞机的机翼与襟翼，用来在垂直方向上产生上升分力或下压分力；垂直导流板的功能类似于飞机的垂直尾翼（垂直安定面）及方向舵，用来在横向（相对于车辆的行驶方向）产生向左或向右的分力，可在直线行驶时保持稳定性，或在车辆行驶中遇到侧风时，将垂直导流板调节向侧风的来风方向偏转，部分抵消或全部抵消侧风对车辆行驶稳定性的影响；所有导流板的剖面可设计为与对应的机翼剖面类似的流线型，所有导流板沿车辆的纵向中心轴向对称分布；进一步地，进风口装有滤网以阻止异物进入车辆内部。
所述风机，包括水平轴风机及垂直轴风机，水平轴风机指风机的旋转轴与进风方向相同，如风扇式风机，垂直轴风机指风机的旋转轴与进风方向垂直，如轴流风机。
所述能量转换设备，指以转矩驱动的能量转换设备，如空气压缩机、发电机、泵等，可将风机及能量转换设备集成在一起以节省空间（如以共轴的方式集成）；风机与能量转换设备也可通过连接器连接，所述连接器包括联轴器、皮带、齿轮、链条、摩擦等连接传动方式，进一步地，风机与能量转换设备之间装有变速箱，用于调整输出能量转换设备的转矩与转速；上述能量转换设备可用于产生压缩空气、驱动空调、发电机发电、或驱动流体循环等。
所述出风口，数量在一个以上，用于将流经风机的高速气流进行二次利用或直接导出至车外，其中二次利用指通过接到出风口的管道将高速气流引至车辆内部，用于：对车载设备散热、及/或使车载设备附近空气流动形成均匀热场、及/或利用出风的高压通过空气滤芯提供清洁空气、及/或利用出风口的高速气流形成气幕。
在本发明的第二个方面中，提供了一种风能在车辆外部利用的方法，其特征是，在高速运行车辆的顶部、及/或迎风面、及/或底部安装有导流板。
所述高速运行车辆，包括高铁、火车、地铁列车的牵引机车及车厢。
所述导流板，数量在一个以上，包括水平导流板及垂直导流板，导流板包括全固定式、半固定半可动式、及全可动式三种调节方式；水平导流板的功能类似于飞机的机翼与襟翼，用来在垂直方向上产生上升分力或下压分力，水平导流板的宽度不超过车辆的宽度；垂直导流板的功能类似于飞机的垂直尾翼（垂直安定面）及方向舵，用来在横向（相对于车辆的行驶方向）产生向左或向右的分力，可在直线行驶时保持稳定性，或在车辆行驶中遇到侧风时，将垂直导流板调节向侧风的来风方向偏转，部分抵消或全部抵消侧风对车辆行驶稳定性的影响，或在车辆转弯时，提供额外的转向力，降低对车辆的转向机构以及轨道的外力，延长转向机构、轨道等的寿命或降低维护成本；所有导流板的剖面可设计为与对应的机翼剖面类似的流线型，所有导流板沿车辆的纵向中心轴向对称分布。
在本发明的第三个方面中，提供了一种风挡气幕装置，用于在运载工具的前风挡形成气幕，保持前风挡清洁，包括高压气源、控制阀、高压通气管、中空带通风管道及出气孔的雨刷以及中空带通风管道及出气孔的前风挡边框，其特征是，高压气源与控制阀通过通气管与控制阀连接，控制阀通过通气管分别与雨刷进气口和前风挡边框进气口连接，控制阀导通时，可在前风挡形成高压气幕。
所述高压气源可以是压缩空气储存罐，也可以是本发明第一个方面所述的高速气流出风口。
所述控制阀用于调节通风量的大小或截止。
所述高压通气管用于在运载工具内部传输高压气流。
所述雨刷，内部中空，有进气口用于引入高压气流，有一个以上的出气孔用于向风挡表面喷出高速气流（如气流方向可平行于风挡表面），其中出气孔也可由出气缝隙来代替。在某些没有雨刷的运载工具上，可由前风挡的下边框喷射高速气流代替。
所述前风挡边框，内部中空，有1个以上的进气口用于引入高压气流，有一个以上的出气孔用于向风挡表面喷出高速气流（如气流方向可平行于风挡表面），其中出气孔可由出气缝隙来代替，出气孔的高度高于风挡表面。
所述运载工具包括车辆、火车、船只、飞机等在内。
有益效果
本发明公开的风能在车辆内部利用的方法的有益效果是变害为宝，提升车辆运行的安全性与经济性，即将风阻转化为可利用的能量储存起来，降低车辆的燃料或电能消耗，降低运行成本；垂直导流板可提高直行、侧风及转弯时车辆运行的循迹稳定性（如避免过度转向及转向不足）；水平导流板提供的额外的上升力可降低车辆的摩擦阻力，提升加速性能或降低驱动能源消耗；水平导流板提供的额外下压力可增加车辆的摩擦阻力，提升制动效果。
本发明公开的风能在车辆外部利用的方法的有益效果是，提升高铁列车等高速车辆运行的安全性与经济性；垂直导流板可提高直行、侧风及转弯时车辆运行的循迹稳定性；水平导流板提供的额外的上升力可降低车辆的摩擦阻力，提升加速性能或降低驱动能源消耗；水平导流板提供的额外下压力可增加车辆的摩擦阻力，提升制动效果。
本发明公开的风挡气幕装置的有益效果是，提升运载工具驾驶员的视野，尤其在没有雨刷的运载工具上效果更为显著，可以更长久保持前风挡清洁，利于安全；同时可降低风挡清洗液的使用量，利于环保。
附图说明
图1是风能在车辆内部利用的侧向示意图。
具体实施方式
下面根据附图以及具体的实施例对本发明作进一步说明。应理解，这些附图及实施例仅出于说明本发明的目的，而不用来限制本发明的范围。本领域内的技术人员可根据本发明所述的原理并通过适当的变换和替代实现更多的功能或拓展本发明的应用范围。
实施例1，参考图1，介绍了风能在车辆内部利用的侧向示意图，其中车辆101，行驶方向为102，吹向车辆101的风的方向103，通过滤网104，进入喇叭口装进风口105，流经垂直导流板106和107，其中垂直导流板为半固定半可动式，垂直导流板106为固定部分，垂直导流板107为可动部分，可控制向左或向右偏转，进风进入进风口的小口部分108，流经水平导流板109和110，其中水平导流板为半固定半可动式，水平导流板109为固定部分，水平导流板110为可动部分，可控制向上或向下偏转，进风随后流经风机111，并驱动风机111旋转，旋转的风机111通过连轴器112带动压缩机113工作，产生高压气体储存在压缩气体储存罐114中，进风流经风机111后，通过出风口115向风挡气幕供气、通过出风口116给电池箱散热及形成均匀热场、通过出风口117吹向刹车盘片用于散热。图中水平导流板的可动部分110向上动作，进风流经水平导流板110后，产生了额外产生了向下的作用分力，增加了车辆101与地面的压力，进而加大了阻力，提升了车辆101的制动效果，提升了安全性，同时利用风阻制造了压缩气体，获得了额外的能量，若风机111驱动的是发电机，则获得了额外的电能，可用于增加续航，利于节能减排，同时，由于车辆的迎风面没有发生变化，并没有改变车辆整体的风阻系数，不会带来额外的能源消耗。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。