垂直轴风力机模型制作与研究

关于C型多叶片垂直轴风力机的设想

图２Ｓ型多叶片垂直轴风力机的俯视图
２受力分析Ｓ型多叶片垂直轴风力机效率不高主要有两个原因：一是没有挡风罩。在该机的叶片中，迎风的叶片和背风的叶片各占一半。当迎风的叶片顺风旋转时，另一半背风的叶片都逆风旋转，逆风旋转的叶片为克服风的阻力，消耗了迎风旋转的叶片从风中获得的动力，使效率降低。二是即使有挡风罩，叶片在挡风罩外一半以上的面积中，其反面仍有不少部分迎着风，故效率仍然不高。Ｓ型叶片在风中受阻力的情况分析如图３所示。
取代。Ｓ型多叶片垂直轴风力机的俯视图如图２所示。
二平板型叶片垂直轴风力机【１】
平板型叶片垂直轴风力机的构造如图１所示。
图１平板型叶片的垂直轴风力机的俯视示意图平板型叶片的优点是：挡风罩外的叶片迎风的一面始终迎着风，而反面始终背着风，不会改变。缺点是与圆弧型相比兜风性差，即平板型叶片比圆弧型叶片从风中获得的动能少。
在挡风罩外的半个圆形上，叶外面上迎风面积大小的变化分为三部分。第一部分是当叶片从挡风罩中刚刚出来到Ｂ位置之间，叶外面上的迎风面从趋近于零逐渐增大，阻力也逐渐增大；到Ｂ位置时，迎风面达到叶外面的１／２，迎风面积为最大值，阻力也最大。第二部分是从Ｂ位置到Ｅ位置之间，叶外面上的迎风面积从多到少，逐渐减少为零，阻力也逐渐减少为零。第三部分是从Ｅ位置到叶片完全进入挡风罩之间，在叶外面上没有迎风面，也就没有阻力。在各部分中叶片旋转过的面积为：第一部分是用细横线表示的面积６，第二部分是用空白表示的面积５，第三部分是用细斜虚线表示的面积ｌ。由图３可知，第一、二两部分的面积占挡风罩外面积的５０％以上，即叶片在挡风罩外旋转时，５０％以上叶外面上有迎风面，有阻力产生，所以Ｓ形叶片的效率不高。
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垂直轴风力涡轮机的设计与性能分析

垂直轴风力涡轮机的设计与性能分析一、引言在当今环保意识逐渐增强的背景下，可再生能源日益受到重视。

作为一种经济、环保的能源利用方式，风能成为可再生能源中的重要组成部分。

而垂直轴风力涡轮机，作为一种传统结构与新颖设计相结合的风力发电装置，以其独特的结构和优势，逐渐受到了广泛的关注和研究。

二、垂直轴风力涡轮机的设计原理垂直轴风力涡轮机以其垂直布置的主轴和扇叶，在逆风条件下能够以高效地获取风能。

与传统的水平轴风力涡轮机相比，垂直轴风力涡轮机可以实现360度全方位吸风，不受风向的限制，可适应多种复杂的地形条件，具有较高的适应性。

此外，该结构还能够使整个装置更为紧凑，节省空间。

三、垂直轴风力涡轮机的关键设计指标垂直轴风力涡轮机的设计需要考虑多个关键指标，包括转子直径、刚度和自适应性等。

转子直径直接影响着涡轮机的风能捕获效率，通过合理选择转子直径，可以提高涡轮机的性能。

而刚度则决定了涡轮机在大风情况下的稳定性，高刚度能够增加涡轮机的承载能力，降低振动和失衡的风险。

自适应性则是指涡轮机对风速和风向的适应能力，通过合理设计转子叶片的倾角和形状，可以使涡轮机在不同风速和风向下都能高效运行。

四、垂直轴风力涡轮机的性能分析为了分析垂直轴风力涡轮机的性能，我们可以从两个方面进行考虑：风能转换效率和启动性能。

1. 风能转换效率风能转换效率是衡量垂直轴风力涡轮机的核心指标之一。

通过设计合适的叶片形状和倾角，并结合涡轮机的自适应性设计，可以提高风能的捕获效率。

而涡轮机的转子直径和刚度则在一定程度上影响风能转换的效率，因此需要在设计过程中进行合理权衡。

2. 启动性能垂直轴风力涡轮机的启动性能直接关系到其在低风速条件下的发电能力。

为了提高涡轮机的启动性能，可以采用初动辅助装置或者增加叶片面积等方式。

初动辅助装置可以利用自身或外部动力来帮助涡轮机启动，而增加叶片面积可以扩大涡轮机的捕风面积，提高启动能力。

五、垂直轴风力涡轮机的应用前景垂直轴风力涡轮机相较于传统的水平轴风力涡轮机具有更大的适应性和更高的性能潜力，因此在未来的发展中具有广阔的应用前景。

风力发电系统中的建模与控制研究

风力发电系统中的建模与控制研究在当今的清洁能源发展领域中，风力发电系统的应用越来越广泛。

然而，风力发电系统的性能受到很多因素的影响，如风速、方向、风机的角度等，因此需要对其进行建模和控制。

本文将对风力发电系统的建模和控制进行详细介绍。

一、风力发电系统的建模风力发电系统的建模是指对其进行数学模型的建立，以便于对其进行分析和优化。

通常，风力发电系统可以分为两类：水平轴式和垂直轴式，两者的建模方法略有不同。

1.水平轴式风力发电机的建模水平轴式风力发电机的建模通常涉及以下几个方面的内容：(1) 风速建模：风速是风力发电机发电的重要参数，其建模一般采用韦伯分布模型或雷诺分布模型等。

(2) 风机建模：风机在发电过程中的旋转角度、转速等参数的建模，可以采用PID控制器或模糊控制器进行建模。

(3) 发电机建模：发电机的建模包括稳定性、转矩特性等方面的内容，可以采用dq坐标转换进行建模。

2.垂直轴式风力发电机的建模垂直轴式风力发电机的建模通常涉及以下几个方面的内容：(1) 风车叶片建模：风车叶片的建模通常包括气动特性等方面的内容，可以采用贝塞尔曲线、叶片离散化等方法进行建模。

(2) 风机建模：风机的建模同水平轴式风力发电机相似，通常采用PID控制器或模糊控制器进行建模。

(3) 发电机建模：同水平轴式风力发电机相类似，发电机的建模也可以采用dq坐标转换进行建模。

二、风力发电系统的控制风力发电系统的控制是指在对其进行建模的基础上，对风力发电系统进行控制，以优化其性能、提高其效率。

1.PID控制器PID控制器是风力发电系统控制中最常用的控制器之一，其可调性强、稳定性好，在控制精度和速度上表现良好。

2.模糊控制器模糊控制器则是一种更为高级的控制器，其利用模糊数学理论，将模糊变量通过模糊推理引擎转换为控制信号，从而实现对风力发电系统的控制。

3.滑模控制器滑模控制器则是一种更为高级的控制方法，其可实现对风力发电系统的精准跟踪和控制，是当前控制水平较高的控制方法之一。

Savonius型风力机非定常流动的CFD和PIV研究

Savonius型风力机非定常流动的CFD和PIV研究摘要：本文旨在介绍Savonius（萨沃纽斯）型垂直轴风力发电机流场的研究。

这种风力机结构紧凑，可当做多级能源使用。

它的转子高度大约相等于转子直径，因此，风力发电机组的流动模拟需要三维模型。

由于其操作原则和叶片气流角的连续变化，可以观察到强烈不稳定影响造成的分离和涡脱落的现象。

在这种情况下，用K-ω和DES湍流模型可以得到良好的实验效果。

在本次工作中，我们采用CFD研究Savonius型风力机在不同流场条件下的行为，并确定其性能和尾迹的演变。

流场分析能帮助我们判别风力机设计的好坏。

为了验证模拟的准确性，在风洞中进行PIV试验研究，它可以确定真实的流场结构并验证数值模拟的精度。

1.介绍风力机通常被分为两种类型：水平轴和垂直轴。

这样分类与转轴相对风的位置有关。

因此，Savonius型风力机和Darrieus,Gyromill,H-rotor等等风力机一样归类为垂直轴风机。

Savonius型风力机以拥有此专利的芬兰工程师Savonius命名。

转子的基本版本是个S形横截面，这个S形横截面由两个半圆形与它们之间的一小部分重叠的叶片组成。

Savonius型转子被列为拖动式垂直轴风力机，其操作原理主要是基于凸叶片和凹叶片之间的阻力差。

然而，转子的不同角位置以及升力也能产生扭矩。

文献3是Savonius型风力机优点的综述，这种风力机设计简单稳健，可支持高风速，在低风速下也具有良好的启动特性和操作性。

它不需要定向装置，能在任何风向下工作。

这种风力机比转速低，不幸的是它的功率系数比较低。

关于Savonius型转子的试验和数值研究已经很多很多。

文献1,4,5,6,7是关于风洞中的试验。

在文献8,9,10,11中，为了获得转子内部以及周围的速度场，很多作者使用粒子成像技术或者粒子跟踪测速法。

除了试验，文献1,12,13,14还展示了许多数值研究。

Savonius型转子的气动性能和机械强度使得这种风力机能作为一个小型自主电源的一部分。

垂直轴风力发电机组的设计与性能研究

垂直轴风力发电机组的设计与性能研究随着科技的不断发展和环保意识的提高，可再生能源逐渐受到人们的青睐。

风力发电机作为空气能转化成电能的重要装置之一，也在不断的研究和发展。

垂直轴风力发电机组在这个领域扮演着异军突起的角色，其独特的结构和性能优势吸引了国内外众多专家的目光。

一. 垂直轴风力发电机组的设计垂直轴风力发电机组是指风力发电设备中转子轴线竖直，叶片旋转面垂直于地面。

相对于传统的水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机拥有更为广阔的应用领域。

其特点主要表现在以下几个方面：1.适应性强垂直轴风力发电机组可以被用于各种地形、各种气候条件下的风能资源利用，产生的振动和噪声较小，适合于城市和农村领域中的小型风电场。

2.高效性能垂直轴风力发电机组因为其结构上的特殊性，使得其在低风速条件下依然能够产生电能，相对于其他风力发电机而言，它的发电效率更高、更稳定。

3.运转安全垂直轴风力发电机组的机组不受方向和大小限制，转矩、重心、惯性力的平衡性也很好，可以在运转条件下减小结构疲劳损伤，从而提高设备的可靠性和使用寿命。

垂直轴风力发电机组的设计包含多个方面，其中重点考虑齿轮减速器、磨损与摩擦、自动转向等问题。

同时，风机的轴承材料、测量模型、风场起伏、大气压力等因素都将直接或间接影响垂轴风机的效率和性能。

二. 垂直轴风力发电机组的性能研究为了更好地发挥垂直轴风力发电机组的性能优势，优化其运行效率，研究者们也对其性能进行了深入探究，主要包括以下研究方向：1. 研究风机的动态特性风机在运行时，会出现转速的波动、能量的损失以及噪声的产生等问题，因此需要研究风机的动态特性。

刘维庆教授团队。

研究了垂直轴风力发电机的动态仿真模型，通过数理模型和实验对其动态特性进行了评估和分析，为进一步优化风机的控制提供了基础。

2. 研究风机的叶片设计近年来，研究者们也在着力改进机组的叶片设计。

研究表明，对于垂直轴风力发电机，叶片的设计对于功率密度和发电效率有着重要影响。

风力机垂直轴

风力机垂直轴全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：风力机是一种利用风能来产生电力的设备，其在可再生能源领域发挥着重要作用。

传统的风力机多采用水平轴设计，但近年来垂直轴风力机也逐渐受到关注和应用，其优势在于可以更好地适应复杂的环境条件，并具有更高的可靠性和稳定性。

本文将重点介绍风力机垂直轴的设计原理、优势和应用前景。

风力机垂直轴的设计原理基于其垂直轴旋转的特点，与传统的水平轴风力机相比具有许多优势。

垂直轴风力机在风向变化较大的情况下更具灵活性，能够更好地捕捉不同方向的风力。

垂直轴风力机不需要朝向风向，可以在任意风向下都能正常运转，这也降低了设备安装和运行的复杂度。

垂直轴风力机由于整机结构更加简单，维护和运行成本也相对更低。

在风能资源丰富的地区，垂直轴风力机具有广阔的应用前景。

尤其在山地、高原和海岸等地形复杂的地区，垂直轴风力机能够更好地适应地形和气流变化，提高了发电效率。

垂直轴风力机还适用于分散式发电系统，可以更好地满足乡村和偏远地区的电力需求，促进当地的可持续发展。

除了在陆地上的应用，垂直轴风力机还具有广阔的海洋应用前景。

海上风电资源丰富，但也面临环境恶劣、维护难度大等挑战。

垂直轴风力机的结构更加紧凑和稳定，可以更好地适应海洋环境的挑战，为海上风电的发展提供了新的机遇。

虽然垂直轴风力机具有许多优势，但其也面临一些挑战和限制。

由于其结构特殊，垂直轴风力机的风能利用效率相对较低，需要不断优化设计和提高转换效率。

垂直轴风力机的市场规模相对较小，制造成本和研发投入也相对较高，需要不断探索新的商业模式和技术创新，提高其竞争力。

第二篇示例：风力机是一种利用风力发电的装置，现在广泛应用于风力发电场中。

在风力机的设计中，垂直轴和水平轴是两种常见的设计形式。

垂直轴风力机因其特殊的设计结构和优势，在风力发电领域中备受关注。

垂直轴风力机的主要特点是风轮轴线与风速方向垂直，与水平轴相比更适合在低风速环境下发电。

其设计结构简单，可以减少机械故障和维护成本，同时垂直轴的设计更适合在高度变化较大或风向多变的地区使用。

垂直轴风电机组模型制作与研究

垂直轴风电机组模型制作与研究作者：杜志强徐庆坤来源：《风能》2016年第02期由于H型垂直轴风电机组的特性，因此它的应用方式、应用领域发生了改变。

水平轴风电机组由于噪声、对风向等问题，要么用于风电场，要么用于边远地区解决无电问题，这些应用场合都远离城市中心区域。

并且，在现代化能源紧缺的趋势下，新能源的多方面发展越来越重要，如今的风电机组以水平轴为主，以大型发电厂规模发展建设，并且极大地受到地区风能资源条件的限制。

然而垂直轴风电机组f台好能填补这些自然条件缺陷，并且可接地气性强，具有在广大农村推广的潜力。

针对以上情况，垂直轴风电机组则可以提供很好的补充，这些风电机组产生的电能虽然一般都不上网，可却成为用电系统不可或缺的能源之一。

而在众多类型的垂直轴风电机组中，H型风电机组又由于其结构方面的特点，具有很大的发展潜力。

因此对于H型垂直轴风力发电模型的研究具有重要意义。

垂直轴风电机组模型的理论依据一、基本原理风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

依据目前的风电机组技术，当风向发生变化时，相比水平轴风电机组的对风偏航系统，垂直轴风电机组不管风向是否会发生变化，都无需对风，在这点上是其自身的一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。

二、H型垂直轴风电机组技术原理该技术采用空气动力学原理，针对垂直轴旋转的风洞模拟，叶片选用了飞机翼形形状，在风轮旋转时，它不会因变形而改变效率等；它用垂直直线3片-5片叶片组成，由三角形或五角形形状的轮毂固定、连接叶片的连杆组成风轮，由风轮带动稀土永磁发电机发电送往控制器进行控制，输配负载所用的电能。

三、功率特性根据H型垂直轴风电机组的原理，风轮的转速上升速度提高较快（力矩上升速度快），它的发电功率上升速度也相应变快，发电曲线因此变得饱满。

在同样功率下，垂直轴风电机组的额定风速较现有水平轴风电机组要小，并且它在低风速运转时发电量也较大。

风力机垂直轴

风力机垂直轴全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：风力机是一种利用风能转化为电能的设备，广泛应用于风能资源丰富的地区。

在风机的设计中，垂直轴风力机是一种常见的设计方案。

相对于水平轴风力机，垂直轴风力机的优势在于其构造简单、不受风向影响、噪音更小等特点，因此备受关注和研究。

垂直轴风力机主要由轴、桅杆、叶片、转子、发电机等部分组成。

轴是连接叶片和发电机的关键部件，负责传动叶片运动产生的动力并输出到发电机。

桅杆是支撑整个风力机的部分，需要具有足够的强度和稳定性以承受叶片受风力带来的力量。

叶片是将风能转化为机械能的部分，设计合理的叶片可以提高风力机的效率。

转子则是由轴、叶片等部分组成的整体，负责传递叶片的转动力量。

垂直轴风力机的工作原理是利用风力带动叶片转动，通过轴传递叶片的动力到发电机，最终产生电能。

在风力机设计中，叶片的形状和数量、叶片与轴之间的夹角等因素都会影响风力机的性能。

因此在设计阶段需要对这些参数进行合理的选择，以提高风力机的效率和产能。

垂直轴风力机相较于水平轴风力机在一些方面具有优势。

垂直轴风力机的叶片可以在任何风向下都可以受到均匀的力，不受风向限制，因此可以在不同风力和风向下保持高效工作。

垂直轴风力机的噪音更小，由于叶片受风力方向的变化较小，产生的空气湍流和振动也较小，减少了风力机运行时的噪音污染。

垂直轴风力机的维护成本相对较低，因为轴承和传动系统的设计更为简单，易于维修和更换零部件。

垂直轴风力机也存在一些不足之处。

相对于水平轴风力机，垂直轴风力机在技术上要求更高，设计和制造成本也更高。

垂直轴风力机的发电效率相对较低，因为叶片的设计和布局可能导致风阻增大，影响发电效果。

垂直轴风力机的运行稳定性相对较差，在风力强大时容易受到外部影响产生过大的运转压力。

第二篇示例：风力机是一种利用风能转变为机械能或电能的设备，通过对风力机不同轴向的分布可分为水平轴风力机和垂直轴风力机。

本文将重点介绍垂直轴风力机，探讨其原理、优缺点以及应用领域。

垂直轴风力机技术讲座五垂直轴风力机设计与实验

第２７卷第５期２００９年１０月可再生能骤ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｓｏｕｒｃｅｓＶ０１．２７Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２００９ｌ垂直轴风力机设计风力发电机组的设计要综合考虑用户的要求、安装地点的风况条件和现有技术水平等因素，力争达到最佳性价比。

风力发电机组设计包括总体设计和分项设计。

在总体设计阶段要进行全面地分析，确定风力发电机组的初步技术方案，主要包括：整机的气动布局设计、动力学设计、总体布局设计、总体结构设计、可靠性与安全设计、各零部件与系统的方案选择等。

垂直轴风力机与水平轴风力机的总体设计原则与方法是基本一致的，在此不做过多介绍。

分项设计主要是对风力发电机组的各组成部分和零、部件等进行设计。

阻力型垂直轴风力机的组成相对简单，因此本讲主要介绍以达里厄风力机和直线翼垂直轴风力机为代表的升力型垂直轴风力机主要组成部分的设计。

垂直轴风力机主要设计参数如下：风轮与叶片；中央支柱与水平支架；拉索；发电机与制动器；传动系统；控制与安全系统。

风力机设计必须依据标准进行。

水平轴风力机相关标准比较完备，国际上主要有ＩＥＣ标准和德国ＧＬ认证标准，要想使产品打入国际市场，必须要通过严格的认证检验。

我国也制定了一系列风力机的相关标准，包括等同采用［ＥＣ标准和自行制定的各级标准。

但目前专门针对垂直轴风力机的标准较少。

１．１风轮设计垂直轴风力机与水平轴风力机的最大区别是风轮形式的不同。

风轮设计参数主要包括风轮扫掠面积、实度和高径比等。

１．１．１扫掠面积风力机的输出功率Ｐ与风力机效率ｃＤ、风轮扫掠面积Ａ和风速Ｕ的三次方成正比。

因此在一定风速下。

要获得更大的功率，需要增加风力机的风轮扫掠面积。

Ｐ＝÷Ｃ＿ｏＡｌｆｚ（１）由于迭里厄风力机叶片为曲线型。

且曲线形式多样，所以叶片旋转所形成的精确风轮扫掠面积需用积分求得。

长期以来，对于不同容量级别的达里厄风力机最佳扫掠面积的研究从未停止过，但研究结果却不尽相同。

２０世纪７０年代。

垂直轴风机风力发电的设计方案研究

摘要：通过对２ＭＷ垂直轴风机风力发电的特点进行分析，定了上部支撑机构是垂直确
轴风机的核心机构，并对上部支撑机构进行了整体方案设计，出了一套适用于２ｗ垂直轴提Ｍ风机的上部支撑机构，同时，对垂直轴风机的轴承选型、机械密封以及风机的稳定性也进行了设计研究。项目设计在国内达到了技术领先。也为国家垂直轴风机风力发电的发展提供了可靠
ｍｅｈｉｍｃａｓｎ
０引言
随着能源问题和环境问题的日益突出，作为种清洁的可再生能源，力发电越来越受到人风们的关注－２。在国家对风力发电研究开发的大】】Ｉ
一
力支持下，越来越多的企业将发展方向放在了风
ｓｐｏｆｒｄｖｌｐｎｆｖｒｃｌａｉｔｒｉｅｏｉｄｐｗｒｇｎｒｔｎｕｐ￣ｏｅｅｏｍｅｔｅｔａｘｓｕｂｎｆｗｎｏｉｏｅｅｅａｏ．ｉＫｅｒｓｙｗｏｄ：Ｖｅｔａｘｓｔｒｉｅ；Ｗｉｄｐｗｅｅｅａｏｒｃｌｉｕｂｎｉａｎｏｒｇｎｒｔｎ；Ｄｅｉｃｅｔｄｉｓｇｓｈｍｅｓｙ；Ｕｐｒｓｐｏｔｇｎｕｐｅｕｐｒｎｉ
的理论依据。
关键词：垂直轴风机；力发电；风设计方案；上部支撑机构中图分类号：Ｋ９Ｔ８文献标志码：文章编号：０９— ２０（０１ｌ —０２０Ａ１０３３２１）１０９— ４

垂直轴风力发电机的建模与变桨距研究

１垂直轴风力发电机的受力分析
风轮的受力分析决定了Ｈ型垂直轴风力发电机模型的建立以及桨距角的变化，因此，本文首先对Ｈ型
ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｕｔｐｕｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＶＡＷＴ．ｔｈｅｆｏｒｃｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｂｏｕｔｓｉｘ — ｂｌａｄｅＨ— ｔｙｐｅＶＡＷＴｉｓａｎａｌｙｚｅｄｕｎｄｅｒｓｔａｔｉｏｎａｒｙａｎｄｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｓｔａｔｅｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆＨ— ｔｙｐｅＶＡＷＴｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ。ｔｈｅｎｔｈｅｆｏｒｃｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｓｉｎｇｌｅｂｌａｄｅｕｎｄｅｒｉｆｘｅｄｐｉｔｃｈａｎｄｖａｒｉａｂｌｅｐｉｔｃｈａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｕｓｔｈｅｆｏｒｃｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｓｉｘ — ｂｌａｄｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｒｏｕｇｈｖａｉａｒｂｌｅｐｉｔｃｈｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅｓｔａｒｔｕｐｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅＨ－ｔｙｐｅＶＡＷＴｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｕｓｔｈｅｖａｉａｒｂｌｅｐｉｔｃｈｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｐｒｏｐｏｓｅｄｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧｅｎｅｒａｔｏｒＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｏｒｃｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＶａｒｉａｂｌｅｐｉｔｃｈＭａｔｌａｂ

垂直轴风力机研究进展

ａｖｎａｅｆｅｔａｉｎｕｂｎｓｗｓａａｙｅ．ｕｇｎｒｍｈｕｒｎｉｌｒｓａｃｅｎＶＡＷＴｔｅｃｉｅｔｅｄ — ｄａｔｇｓｏｒｉｌｓｗｉｄｔｒｉｅａｎｌｚｄＪｄｉｇｆｖｃａｘｏｔｅｃｒｅｔｍａｎｙｅｅｒｈｓｏＰｒｇｒｓｎｈｅＶｅｔｃｌＡｘｓＷｉｄｃｎｔＲｓａｃｏｅｓｉｔｒｉａｉｎＴｕｒｉｂｎｅ
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（ｈｊｎｎｖｒｔｏｅｈｏｏｙＨｎｚｏ１０４ＣｉａＺｅａｇＵｉｓｙｆｃｎｌ，ａｇｈｕ３０１，ｈｎ）ｉｅｉＴｇ
ＡｂｔａｔＴｅｖｒｉａｘｓｗｉｄｔｒｉｅ（ＷＴ）ｉａｍｐｒａｔｒｓａｃｉｅｔｎｉｈｎｏｅｌｃｒｉｅｅａｉｎｓｒｃ：ｈｅｔｌｉｎｕｂｎＶＡｃａｓｎｉｏｎｅｅｒｈｄｒｃｉｎｔｅｗｉｄｐｗｒｅｅｔｉｔｇｎｒｔ．ｔｏｃｙｏ
业中的广阔前景。
关键词：风力发电；水平轴风力发电机；直轴风力发电机；垂空气动力学性能
中图分类号：Ｔ８Ｋ３文献标识码：Ａｄｉ１．９９ｊｉｎ１００２．００１．０ｏ：０３６／．ｓ．０５— ３９２１．０Ｏ８ｓ
摘
要：垂直轴风力机是目前风力发电事业风力机的重要研究方向。垂直轴风力机在某些关键技术方面可能能够很

垂直轴风力发电机结构研究进展

》ｃａａｔｒｔｓｏｒｃｌｘｓｗｎｒｉｅａｎｙｅ．ｅｄｖｌｍｎｏＡｘｏｎｅｒｆ．ｈｒｅｉｉｖｔａａｉｉｄｔｂｎｅａａｚｄｔｅｅｏｅｔｆＶｗＴｉｅｐｕｄｄｂｉｙｃｓｃｆｅｉｕｒｌｈｐｓｅｌＴｅｅｃｍｍｎＳｖｎｕｅｉａｃｙｅａｄｌｔｙｅｓｃＤａｒｕｙｅ∞ ｗｌｉｅｏｍａｏｈｎｔｏｏａｏｉｓｒｓｔｎｅｔｎｆｐｕｈｈｓｐｉｔｒｉｓｔｅｐｅｌｔｄｆｒｔｎｓｉ：ｓｕｔｒｓｒｒｕｅｈｕｒｔｅｅｒｈｏＡｍｓｃａｄｏｅｎｓｈｌｘｏｎｅ｝ｔｃｕｅａｅｉｔｄｃｄｔｅｃｒｎｒｓａｃｎＶｗＴｏｏｅｔｎｆｒｉｃｏｓａｅｅｐｕｄｄｉｒｎｏｅｆｄｉｇｒａｒｎ
一、＾ｌ一 ● 毫、１、蔓． ” 喜十＾ｅｔｅｔ十 — １、． ’、喜＾＾、．斤ｔｔ、、璺毫Ｎ０ ’ ＂舯 ” 、，、套《
【摘要】与水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机具有结构对称、风能利用率高、噪音低等优点，有着较为广阔的市场前景。首先对垂直轴与水平轴风力机作了比较，分析了垂直轴风力发电机的特点，简要地概述了垂直轴风力机的先后发展，分别介绍了常见的萨渥纽斯阻力型、达里厄型及其变形结构等垂直轴风力机的结构，阐述了国内外学者对垂直轴风力机结构的研究现状，最后简要地分析了设
Ａｕ．ｇ２０１１
遮风的结片安装角分别为４１￣５８、６￣８６垂直轴风力机能获得最大的海某大学力学所教授针对弧形叶片风力机，提出的聚能— ．、．￣．、．。２２６６７输出功率。瑞典科研人员利用ＮＣ０１、ＡＡ１１、ＡＡ１１、构，ＡＡ０５ＮＣ５５ＮＣ２５如图７ａ所示。（）该结构能较大幅度地提高风力机的输出功率，对ＮＣ７５翼型建立了二维非定常流分析模型，采用共形映射两叶片（ＡＡ１１ｓ型）直线型聚能风力机，为（５５），当４－５。做功最大。南时

垂直轴风力机原理与设计

垂直轴风力机原理与设计
垂直轴风力机是一种可用于发电的新型清洁能源装置，它利用垂直导轴升力原理把通
过风力机叶片发生的空气动能变为机械能，再通过轴承和变速箱及其他传动元件转化为电
能进行发电。

具体来说，垂直轴风力机的叶片与传统水平轴风力机有着很大的不同，它们
具有极大的升力，可以利用一半、一半以上的空气动能变成机械能。

此外，垂直轴风力机机构结构通常较小，易于安装，出现在城市屋顶、室外公园等公
共场所。

同时，它很少受到风速的影响，在低风速下也能提供最大的可靠性和可靠性，因此，它可以更好地抗风。

此外，垂直轴风力机噪声低，可以在周边的景观中安装，不会影
响环境。

垂直轴风力机的设计主要针对发电效率，使叶片方向更大地利用风力，减少抗风能力。

叶片为翼型，其中有半圆翼型、半椭圆翼型、三角翼型等。

叶片布局也会超前，用于减少
发电机械能的损失，并调整叶片横断面积，充分利用风力发电。

同时，垂直轴风力机还配
备有控制桨，可以使叶片旋转速度保持稳定，确保其发电效率最大化，并使其运行更加平
稳和安全。

垂直轴风力机的设计需要考虑到可靠性和安全性，一般要采取结构强度和防护措施来
抵抗风荷载传入的振动，有效提高叶片质量比以保证发电安全性，并确保发电机组质量符
合安全质量要求。

另外，还可以将附件和逆转系统配以发电系统，减少故障的发生，使发
电效率更高。

总结来说，垂直轴风力机是一种很好的清洁能源发电装置，能提供可靠性高、环境友
好的电力服务。

为此，重要的是要采用得当的叶片设计，以及充分考虑可靠性和安全性，
以便最大化利用风能发电。

折叠式H型垂直轴风力机设计与分析

可再主能源Renewable Energy Resources第39卷第5期2021年5月Vol.39 No.5May 2021折叠式H 型垂直轴风力机设计与分析戴成军迅许波峰迅汪亚洲2,王海良3,林世发2,蔡新2(1.河海大学能源与电气学院，江苏南京210000 ； 2.河海大学江苏省风电机组结构工程研究中心，江苏南京210000 ； 3.新兴际华科技发展有限公司，北京100070)摘要：轻便的风力机可以在野外环境下满足人们活动和生存的电源需求。

文章针对便携可折叠需求，提出了一种便携折叠式H 型垂直轴风力机。

对风力机风轮参数和折叠机构进行了设计，采用双致动盘多流管模型对比分析了采用不同翼型的叶片气动性能，确定较优翼型。

运用双致动盘多流管模型算法计算叶片的极限载荷，求解采用不同材料时叶片的重量，寻求适合便携式风力机叶片的材料。

对极限载荷作用下的折叠机构连接杆进行静力学分析，保证风力机结构的设计安全性。

静力学分析结果表明:采用NACA0018翼型的叶片气动性能更优;材料选择PEEKST45CA30时，叶片重量最轻;在极限载荷作用下，设计的折叠机构连接杆满足安全要求。

关键词：垂直轴风力机；折叠；结构设计；气动性能；强度分析中图分类号：TK83 文献标志码：A 文章编号：1671-5292(2021)05-0637-060引言风能是一种洁净无污染、具有大规模发展潜力的可再生能源。

按照发电机主轴方向进行分类，风力机可分为水平轴和垂直轴两种。

与水平轴风力机相比,垂直轴风力机具有无需对风偏航、噪声低、制造和维护成本低等优点，是该领域的主要研究方向。

垂直轴风力机分为升力型和阻力型两种，与阻力型垂直轴风力机相比，升力型垂直轴风力机主要是利用翼型产生的升力做功，其启动力矩较小、风能利用系数较大、安装简单、结构稳定叫主要有①型和H 型等。

目前，针对小型便携式垂直轴风力机的研究较少，但其适用于长期驻扎野外环境的居民和工作者,所以仍然具有较大的需求。

华中科技大学毕业设计论文——垂直轴风力机

摘要垂直轴风力机是风力发电机中常见的一种，从分类上说，主要分为阻力型和升力型。

阻力型垂直轴风力机主要是利用空气流过叶片产生的阻力作为驱动力，而升力型则是利用空气流过叶片产生的升力作为驱动力的。

由于叶片的旋转过程中，随着转速的增加阻力急剧减小，而升力反而会增大，所以升力型的垂直轴风力发电机的效率要比阻力型的高的多。

因此研究升力型垂直轴风力机是很有意义的课题。

本文通过自选翼型，利用SolidWorks对四叶片小型H型垂直轴风力机进行建模，针对模型建立风轮外流场CFD模型，利用fluent软件中移动网格技术，选用RNG k- 两方程湍流模型对风力机进行模拟仿真，获得风轮气动性能曲线，进而分析在固定弦长和叶尖速比情况下，来流风速对风能利用率的影响。

当前世界各国都在关心风力发电，并且正都在将目光朝向垂直轴式风力机，值此重要时机，建议关心我国风力发电的朋友们也分出一部分力量来，投入到垂直轴式风力机的研制中去，让我国在这个领域中也占有一席之地。

【关键词】：垂直轴风力发电机性能曲线风能利用率ABSTRACTVertical axis wind turbine is a wind generator in common, from the classification that consists of resistance-type and lift type. Resistance type vertical axis wind turbine is mainly produced by means of air flow through the blade as the driving force of resistance, and type of lift is generated by means of air flow through the blade as the driving force of lift. As the blade rotation process, the resistance increases rapidly as the speed decreases, while the lift but will increase, so lift type vertical axis wind turbine efficiency than the much higher resistance type. Therefore, lifting of type vertical axis wind turbine is a very significant issue.In this paper optional airfoil, using SolidWorks on four leaves small H-type vertical axis wind turbine modeling, for modeling wind flow field round CFD model, using fluent software, moving mesh, use RNG k- equation turbulence model to simulate the wind machine to obtain the aerodynamic performance curves of the wind wheel, and then analyzes the fixed chord length and tip speed ratio case, the incoming flow velocity of the wind energy utilization.Current World countries are concerned about wind power, and is in the eye towards the vertical axis wind turbine, the occasion of the important opportunity and advise the concerned friends of wind power in China also ceded some power to put them into the vertical axis wind turbine to the research and development so that our country is also in place in this area.【Key words】: Vertical axis、Wind turbine 、Performance Curve、Wind energy utilization摘要 (1)ABSTRACT (2)一绪论 (4)1 课题的研究背景及意义 (4)2 国内外发展现状 (5)二风力发电机的介绍 (7)1．小型风力发电机的基本介绍 (7)2．小型垂直轴风力发电机基本原理及结构介绍 (7)3 小型水平轴风力发电机基本原理及结构介绍 (10)4．小型垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机的特点比较 (14)三垂直轴风力机的理论分析及公式推导 (15)1、研究现状及存在的问题 (15)2 理论依据 (16)3．机翼升力的理论表达式的推导 (17)四风力机三维建模 (18)1、翼型的选取 (18)3、基于SolidWorks的实体建模方法 (19)五、垂直轴风力机仿真分析 (23)1 Gambit网格划分和边界条件的确定 (24)2、fluent的仿真计算 (27)3 计算结果的分析 (31)六本文总结展望 (36)致谢 (37)参考文献 (38)一绪论1 课题的研究背景及意义风力发电和太阳能发电一样，最初是为了解决应急电源和边远地区供电而开发出来的产品，因而在最初发展的并不快。