变桨矩垂直轴风力机总体设计方案研究

发布时间：2020-09-29 20:47

　　 水平轴风力机和垂直轴风力机是风力机的两种基本形式。传统的垂直轴风力机由于启动性能较差、风能利用率较低没有得到大规模的应用,本文初步开发一种变桨矩垂直轴风力机,能够提高转矩和风能利用率。本文分析了垂直轴风力机的气动原理,进行了新型的风力机的功能设计;根据变桨矩方式的研究,进行了一种具体的变桨矩风轮的概念设计,并建立仿真模型,进行运动仿真分析,验证了设计方案的可行性;确定了变桨矩垂直轴风力机坐标系的建立方法和载荷分析,并根据载荷分析,确定了风轮的总体结构设计。本文为进一步研制高效率低成本的新型风力机打下了基础。
【学位单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TK83
【部分图文】：

a)水平轴风力机 b)垂直轴风力机图 1-1 风力机的类型扫风面积较大，风能利用率较高，是目前世界上发展，水平轴风力发电机从最初的定桨矩型到目小型风力发电机组到目前 5 MW 的大型风力发电。但是由于水平轴风力机自身固有的一些特点，统对风、机舱在塔架顶部不易维修等因素，使得护成本较高。而垂直轴风力机由于不需要偏航系塔架底部、维护方便等因素，制造成本和运营维却没有像水平轴风力发电机那样在世界范围内形在于以下几个方面：力机比较，垂直轴风力机的基础理论研究开展的机的风能利用率低于水平轴风力机。

a)阻力型风力机的工作原理[11]b)升力型风力机的工作原理[6]图 2-1 基本垂直轴风力机的工作原理 升力型风力机的工作原理图 2-1 中 b 所示，V 是风速， 是叶片的圆周速度，W 是相对于叶片的风翼弦的夹角是有效攻角。由空气动力学的相关知识可知，当气流流过有攻时，将产生垂直于W 的升力和平行于W 的阻力，二者的合力为 。由tVFW =，若V 和 已知，则可求得W 和叶片所受到的气动力 。对叶片在不同方三角形的研究表明，除了当叶片处于与风向平行或近似平行的位置外，在的气动力都产生一个驱动风轮旋转的力矩。当风轮静止时，相当于 对风速W 与来流风速V 一致，叶片的攻角很大，甚至大于失速攻角，使得启动转矩非常低。因此，传统的垂直轴风力机启动性能比较差，不易自启tV FtV =达里厄型垂直轴风力机的基本形式有直叶片和弯叶片两种。弯叶片的达里

华北电力大学硕士学位论文力机变桨矩的设计思想直轴风力机的工作原理可知，叶片在旋转一周的的变化范围与翼型的升力、阻力系数曲线有很大，是一个典型的翼型的升力、阻力系数曲线图，当攻角i（即翼弦与相对风速所夹的角，又称迎角气流开始分离，此时对应的攻角称为失速点。超系数迅速上升，噪声会突然增加，引起风力机的力机设计时，往往不取失速点作为设计点，而是

【参考文献】

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本文编号：2830238