垂直轴风力机的实度
H型垂直轴风力机气动设计参数分析(多流管)
Ana lysis on design param eter of H2type vertica l ax is w ind turb ine
WAN G Z i2yun1, 2 , ZHON G X ing2can1 , YU Yu1
(1. China Railway Eryuan Engineering Group Co. , L td, Chengdu 610031, China; 2. Southwest J iaotong University, Chengdu 610031, China)
2009年 ,第 6期 - νϖ -
新能源及工艺
根据动量定律有 :
Cthrust = 4a ( 1 - a )
(2)
式中 : a为速度诱导因子 。
由 ( 1) 式和 ( 2) 式通过迭代计算 , 可得速度
诱导因子 a,其中 Ct , Cn 计算根据特定翼型空气动
力学特性确定 。然后根据下式确定功率系数 :
0 引 言
近年来国 内 外 开 始 重 视 对 达 里 厄 型 (Dar2 rieus)垂直风力机的研究 ,达里厄风力机的特点是 不需要对风装置 ,传动和载荷部件可安装在地面 , 因此可更方便地配合各种类型的载荷 ,如发电机 、 水泵 、热泵和搅拌设备等 。文献 [ 1 ]对 H 型垂直 轴风力机叶尖速比进行了分析 ,重点讨论了攻角 的变化规律 ,文献 [ 2 ]对 Φ 型达里厄风力机气动 设计参数进行了分析 ,提出优化方案 ,本文采用多 流管模型结合部分经验公式 ,就目前国内普遍关 注的 H 型垂直轴风力机气动设计参数进行分析 , 为其优化设计提供参考 。
∑m
UR
2
Ct
Cp
= N c·λ· i =1
水平轴风力机和垂直轴风力机的特点
水平轴风力机和垂直轴风力机的特点风力机，这个听起来像来自外太空的高科技玩意儿，其实就藏在咱们的后院里。
今天咱们就来聊聊两种风力机——水平轴风力机和垂直轴风力机，它们各有各的招儿，让咱们看看谁才是真正的“风中之霸”。
咱们得说说水平轴风力机。
这家伙啊，就像个大风扇，转起来呼呼作响，风力可足了。
它的好处就是结构简单，维护起来也不费劲，而且还能轻松地安装在各种地形上，无论是沙滩、田野还是山岗，都能派上用场。
不过呢，它的风能转换效率可能没垂直轴风力机那么高，但胜在稳当可靠，特别适合那些喜欢稳稳当当过日子的人。
再来说说垂直轴风力机。
这货长得跟个小火箭似的，直直地插在地里，像个骄傲的小公举。
别看它长得高冷，其实心地善良，风一吹就能转动起来，把风能变成电能，真是个聪明伶俐的小机灵鬼。
不过呢，这家伙有点娇气，对风向和角度要求比较高，要是遇到逆风或者风向不对，可能就得歇菜一阵子了。
好了好了，别光顾着比划了，咱们来点实际的。
想象一下，你站在海边，迎着海风，水平轴风力机呼呼作响，那风儿就像是调皮的小孩，一会儿往东跑，一会儿又往西窜。
而垂直轴风力机，就像是你的忠实伙伴，稳稳地站在那里，不管风吹雨打，都坚守在你的身边。
你说哪个更懂你？当然了，选风力机这事儿还得看个人口味。
有的人喜欢那种稳重可靠的水平轴风力机，觉得它就像个老实人，虽然不咋会撒娇，但绝对是个靠谱的主儿。
还有的人喜欢那种高冷又聪明的垂直轴风力机，觉得它就像个时尚达人，虽然有时候会有点小脾气，但总能给你惊喜。
说到底，选风力机这事儿，关键得看你喜欢哪种风格。
如果你是个追求稳定、喜欢踏实过日子的人，水平轴风力机绝对是个好选择；如果你是个追求个性、喜欢新鲜刺激的人，垂直轴风力机或许能给你带来不一样的体验。
别忘了给咱们这些小小的风力机也留点掌声。
它们可是大自然的宝贝，帮我们节约能源，减少污染，让我们的生活更加绿色健康。
所以嘛，下次看到风力机时，不妨多给它点掌声，让它知道我们也爱它！。
垂直轴式风力机课件
在CT1 = 3CT2的特殊情形下：
uopt
8 52/6
6
当CT2 = 0时
uopt / 3
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• 阻力差型风力机的还有S型风轮，它是由芬兰工程 师西吉尔特·萨冯尼斯（Sigurt Savonius）于1924年 发明的。
a）
b）
图3-20 S型风轮
图3-21 S型风轮叶型的几何特性
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我们取315度时的情况分析一下有阻力的情况，图 中黑色的矢量D为叶片受到的阻力，棕色的矢量F 是升力L与阻力D的合成力，该力在叶片前进方向 的分力M才是实际的转矩力，显然此时的转矩力明 显小于理想状况。
而且在180度 与270度附近 的角度内， 升力与阻力 的合成力产 生的是反向 转矩力
4 27
CT
若平板叶片的阻力系数CT =1.3，则它可能达 到的最大功率系数CP,max=5.2/27，与一般水平 轴风力机叶片的功率系数相比，明显偏低 。
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阻力型风力机叶片阻力 实际上是不断变化的， 它并不总处于最佳值。 旋转中叶片平面相对于 风速有个与旋转角度有 关的投影面，角度为 0º～90º时，投影面积由 0增加到叶片面积F，做 功阻力也由0增为最大； 其后，做功阻力下降， 至180º时阻力降为0；
风轮的扫掠面积S
Sh(2de)hD
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• S型风轮主要由中心轴线相互错开的两个半圆 柱形叶片组成（见图3-20）。顺风而动的凹面叶 片与凸面迎风的叶片间形成做功气流的通道，在 两叶片的引导下，气流发生转折，转折气流对凸 面迎风的叶片产生了与风向相反对作用力，从而 减少了该逆风叶片消耗的功。
图3-16 屏障式平板叶片风力机
实度对直叶片垂直轴风力机风轮气动性能的影响分析
实度对直叶片垂直轴风力机风轮气动性能的影响分析张立勋;梁迎彬;李二肖;尉越啸;杨勇;郭健【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2013(44)5【摘要】实度是直叶片垂直轴风力机设计的关键参数,对风力机气动性能起主导作用.分析并建立了垂直轴风力机局部流场下的力学模型,研究实度与气动性能的关系；对风力机进行了数值模拟,分析了叶片的动态力学特性,并重点研究风轮半径、弦长及叶片数量对风能利用率的影响；进行了样机实验验证了数值模拟的精度与可靠性.研究发现:实度增加,风力机在低尖速比下的启动特性得到改善,但产生高风能利用率的有效尖速比范围变小；样机实度为0.628时,2叶片和4叶片风轮的输出功率相当,但4叶片风轮的输出功率比2叶片风轮更稳定；实度参数对风能利用率贡献不同,弦长变化可提高风能利用率的峰值,而叶片数量的增加会降低风能利用率的峰值.【总页数】7页(P169-174,168)【作者】张立勋;梁迎彬;李二肖;尉越啸;杨勇;郭健【作者单位】哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨瑞哈科技发展有限公司,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TK89【相关文献】1.双致动盘多流管修正模型在直叶片垂直轴风力机气动计算中的应用 [J], 韩毅;淡勇;J.Sitaraman;卢泽行2.风速对垂直轴风力机风轮气动性能的影响 [J], 金雪红;梁武科;李常3.叶片最大厚度前部修型的垂直轴风力机气动性能 [J], 王建明;潭永志;祝魁;申振华4.基于遗传算法的直叶片垂直轴风力机风轮优化设计 [J], 巫发明;王立鹏;杨从新;成小伟5.基于滑移网格的双风轮垂直轴风力机气动性能研究 [J], 刘汉代;张飘;魏兆铭;白捧月;张克义;万文峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
5kw垂直轴风力发电机参数
5kw垂直轴风力发电机参数
5KW垂直轴风力发电机。
这玩意儿，5KW的垂直轴风力发电机，风力利用得特别高效，
哪怕风小得跟蚊子叫似的，它也能开始发电。
别看它个头不大，风轮直径才3.4米，高度5.4米，但占地面
积小，放哪儿都行，家庭、农场、公司都能用。
而且它的叶片是
FRP玻璃钢的，坚韧又耐用。
发电机部分呢，是那种三相永磁直驱同步的，效率超高，声音
还小，基本上不用怎么维护。
风速达到7米/秒时，一年能发
11200KWh的电呢！还有自动电磁机械刹车和卸荷保护限速，安全得很。
另外啊，这发电机噪音才40分贝，你在旁边说话都不会被打扰。
还有孤岛保护、防雷保护什么的，安全方面考虑得特别周到。
总的来说，这5KW垂直轴风力发电机真的是个好东西，不仅给
你提供稳定的电力，还环保，帮你省钱。
用了它，你就能减少对传统能源的依赖，实现可持续发展，一举多得啊！。
垂直轴风力发电机特点
垂直轴风力发电机特点
垂直轴风力发电机的主要特点包括：
无盲区发电：垂直轴风力发电机可以实现360度无盲区发电，这意味着无论风向如何，都可以利用风能发电。
结构相对简单：垂直轴风力发电机的结构相对简单，这使得它们更容易维护和维修。
适合城市地区安装：由于它们的体积相对较小，垂直轴风力发电机更适合在城市地区进行安装。
高安全性和环保：由于转速较低，垂直轴风力发电机在运行过程中不易对鸟类造成伤害，且不需要油润滑，因此不会产生油泄漏，也不会污染草地或湿地。
抗风能力强：垂直轴风力发电机能够在短时间内抵抗高达50米/秒的超强台风，这在一定程度上超过了水平轴风力发电机的抗风能力。
运行半径小：较小的运行半径意味着在风电场施工中可以节约用地。
高效发电：垂直轴风力发电机的效率相对较高，尽管通常比水平轴风力发电机低约10%，但在某些条件下，如风速在5～9米/秒范围内，其输出电量可能高于其他同类发电机。
然而，垂直轴风力发电机也有一些缺点：
效率相对较低：垂直轴风力发电机的效率通常低于水平轴风力发电机。
动力转矩较大：这种设计可能导致发电时产生较大的噪音。
低风速地区的发电困难：在低风速地区，垂直轴风力发电机的发电可能会比较困难。
难以控制失速：垂直轴风力发电机可能在某些情况下难以保持稳定的转速，这可能会导致失速问题。
加工工艺不成熟：虽然技术正在进步，但目前垂直轴风力发电机的加工工艺可能还不够成熟。
具有大实度直线翼垂直轴风力机气动特性数值模拟
具有大实度直线翼垂直轴风力机气动特性数值模拟
李岩;佟国强;曲春明;冯放
【期刊名称】《排灌机械工程学报》
【年(卷),期】2022(40)7
【摘要】针对实度对直线翼垂直轴风力机气动特性的影响,以采用NACA0018翼型小型直线翼的垂直轴风力机为对象,选取了0.30和0.35共2种较大的实度,每种实度下的叶片数分别为3,4,5.利用数值模拟的方法研究不同条件下直线翼垂直轴风力机的静态启动特性和动态功率特性.结果表明:在大实度情况下,叶片数对风力机气动特性的影响较大.在相同实度时,叶片数的增加能够降低各个方位角下静态力矩系数的波动,并对反向力矩有所改善,但会使最大力矩系数降低;在旋转状态下,叶片数的增加会减小最佳尖速比前的功率系数上升速度并降低功率系数,且最佳尖速比后的功率系数降低速度也减小.当叶片数相同时,具有0.35实度的风力机静态平均力矩系数大,且多数方位角下的力矩系数大于实度为0.30的风力机;在风力机旋转状态下,实度为0.30的风力机最大功率系数大于实度为0.35的风力机.
【总页数】6页(P701-706)
【作者】李岩;佟国强;曲春明;冯放
【作者单位】东北农业大学工程学院;东北农业大学寒地农业可再生资源利用技术与装备黑龙江省重点实验室;东北农业大学文理学院
【正文语种】中文
【中图分类】S277.9
【相关文献】
1.叶片后加小翼垂直轴风力机气动特性数值模拟
2.直线翼垂直轴风力机气动特性研究综述
3.偏心风轮结构对垂直轴风力机气动特性影响数值模拟
4.直线翼垂直轴风力机静态流场数值模拟与可视化试验
5.国家自然科学基金青年科学基金项目《结冰对直线翼垂直轴风力机空气动力特性影响的研究》通过验收
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垂直轴风力机的实度
垂直轴风力机的实度
在水平轴风力机栏目中风轮实度一节中讨论过风轮实度问题，垂直轴风力机的实度虽不是一个有确定值的参数，但是一个重要的参考数，实度大了不光是功率系数会降低，还可能无法正常运行。
下面简介垂直轴风力机的实度问题，内容主要来自《垂直轴风力机原理与设计》一书，供大家参考。
该书主要介绍Φ型垂直在风力机，叶片数2或3个，但工作原理与直叶片的H 型风力机相同。
大型的Φ型垂直轴风力机通常采用双叶片或三叶片结构，图1是一个3叶片的Φ型垂直轴风力机风轮立体构造图。
图中R是风轮的半径，H是风轮高度的一半，c是叶片截面的弦长。
图1 三叶片Φ型垂直轴风力机风轮
大型的Φ型垂直轴风力机叶片较多使用对称翼型，即2叶片，因叶片较长，为加大强度一般采用较厚的NACA0015与NACA0018翼型。
大部分的叶片较窄，有些叶片的弦长只有
风轮周长的1/100。
两个或三个叶片弯曲结合成Φ型，弯曲的形状多为抛物线型与悬链线型。
垂直轴风力机的实度定义为Ncl/S,其中N为叶片数，c为叶片翼型的弦长，l为叶片长度，S为风轮的迎风面积。
为简单起见，通常认为垂直轴风力机的实度为Nc/R。
图2是气流通过风轮的流线图，上图是气流通过实度小的风轮时流线图；下图是气流通过实度大的风轮时流线图。
可看出当风轮实度大时气流如遇到一个旋转的圆柱，绕开而行，通过风轮的气流少了、速度慢了，风轮得到的风功率小了。
（注：本图不是气流的瞬时图，是一段时间的平均值图；两图的风轮没有显示实度的不同，仅是风轮的示意图）。
图2 气流通过实度不同的风轮的流线图
大型Φ型垂直轴风力机风轮实度一般在0.2左右，不小于0.1。
图3是不同实度的风轮在不同叶尖速比时的功率系数曲线图，显示了实度从0.1到0.4时的功率系数随尖速比的变化。
实度大的适应风速变化范围窄，实度小的适应风速变化范围大。
图3 不同实度的风轮在不同叶尖速比时的功率系数曲线
目前国内试制的H型垂直轴风力机的实度普遍要大一些，不少的风力机实度大于0.4，运行效果如何还找不到具体数据。