垂直轴风电机组小样机气动性能分析报告_正式(2006.08.08)
小型H型垂直轴风力发电机气动性能分析的开题报告
小型H型垂直轴风力发电机气动性能分析的开题报告一、研究背景风力发电是一种环保、可再生的清洁能源，而小型H型垂直轴风力发电机具有结构简单、启动风速低、抗风能力强等优点，被广泛应用于各种户外设备中。
然而在一定的风速下，小型H型垂直轴风力发电机效率较低，气动性能研究的不足也是其发展的制约因素之一。
因此，对小型H型垂直轴风力发电机气动性能的分析研究，可以为提高其效率、优化其设计提供有力支撑。
二、研究目的本研究旨在通过理论和数值模拟方法，对小型H型垂直轴风力发电机的气动性能进行分析和研究，探索优化其结构设计和提高其性能的方案。
三、研究内容1. 研究小型H型垂直轴风力发电机的结构特点及工作原理；2. 建立小型H型垂直轴风力发电机的数值模型，仿真计算其气动特性；3. 分析小型H型垂直轴风力发电机的流动场特征、气动力特性等；4. 探索小型H型垂直轴风力发电机的结构优化方案，并仿真计算其性能提高效果。
四、研究方法本研究主要采用理论和数值模拟相结合的方法，具体包括：1. 理论计算和分析：通过数学方法和基本气动原理，分析小型H型垂直轴风力发电机的结构特点和气动性能。
2. 数值模拟：使用计算流体动力学（CFD）方法，建立小型H型垂直轴风力发电机的数值模型，采用标准k-ε湍流模型分析分析流动场特征、气动力特性等。
3. 实验研究：结合理论计算和数值模拟结果，设计并开展小型H型垂直轴风力发电机的实验研究，验证数值结果的可靠性。
五、研究意义本研究将为小型H型垂直轴风力发电机的设计和制造提供理论依据和数值分析结果，可以指导产品优化设计和性能提升，促进其在各个领域的应用和推广，推动清洁能源的普及与发展。
小型垂直轴风力机叶片气动特性模拟与分析
（ 国矿 业 大 学 机 电工 程 学 院 ， 苏 徐 州 中 江 ２１１） ２ １６
［ 摘
要 ］ 针对 Ｎ Ｃ ４ １ 型风力发 电机扰流 流动特点 ， Ａ Ａ ４ ２翼 建立 了二维和三维不 可压 缩湍流模型 ， 并对
基 于流体连续性方程和 Ｎ—ｓ方程 及 ｋ一８湍流模 型 的二 维流 场进行 数 值模 拟计 算。采 用 多参考 系计 算 （ Ｆ 模型 ， Ｆ Ｕ Ｎ ＭＲ ） 用 Ｌ Ｅ Ｔ模 拟 了流场 内翼型截面的受力情 况和 速度分布情 况， 得到 了 Ｎ Ｃ ４ １ Ａ Ａ ４ ２翼型风机 的
的空气 动 力特 性 。
图 １ 风 轮 示 意 图
图 ２ 风 轮 二 维模 型
１ 计 算 模 型 的 参数 和 建 模 过 程
设 风轮 的额定 风速 为 ７ ５ ｍ ｓ额定 转速 为 ８ ９ｒｄ ｓ ． ／ ， ． ａ／ 。风轮 的高度 为 ８ ４ｍ， 径为 ４ ２ｍ， ． 半 ． 叶片 弦 长 ２ｍ。单个 的风 机 叶片截 面为翼 型 ， 型截面 的几何线 型是 由翼 型数据库 ｐｏ ｌ导 出的 Ｎ Ｃ ４ １ 翼 ｒｆｉ ｉ Ａ Ａ ４ ２翼
第２ ６卷 第 ５期
Ｖ０ ． Ｎｏ ５ １２６ ．
荆楚 Ａ － 学院 学报 Ｙ －
Ｊ ｕ ａ ｆ ｉｇ ｈ ｉｅ ｓｔ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ｌｏ ｎ ｃ ｕ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｎ Ｊ ｙ
２１ ０ １年 ５月
Ｍ ａ ０１１ ｖ２
小 型垂 直 轴 风 力机 叶 片气 动 特 性模 拟 与 分析
制 机构等装 置 置于低 空 ， 需要 加装迎 风装置 ， 不 投资成 本低 ， 但是 垂直轴 风力 机外形 一般为 轴对 称 的 ， 这 使 风力机有 一半 的迎 风面 做负功 ， 因而风 能利用 效率较 低 。
5kW垂直轴风力机气动性能研究的开题报告
5kW垂直轴风力机气动性能研究的开题报告一、研究背景及意义随着全球能源问题的日益严重，可再生能源的利用成为人们关注的焦点。
而风力发电作为一种成熟的可再生能源技术，已经广泛应用于世界各地。
垂直轴风力机特别适合于城市和工业区域，由于该类型风力机具有结构简单、低噪声、可靠性高等优点，也得到了关注。
然而，垂直轴风力机在气动性能方面还存在着一些问题，需要进一步了解和研究。
本研究拟对一台5kW垂直轴风力机进行气动性能研究，旨在探究该型风力机的风叶结构、转速控制、地形环境等条件下的输出特性，进一步完善该型风力机的结构设计和性能优化，提高其发电效率，推动可再生能源技术的发展。
二、研究内容及方法1. 研究对象：5kW垂直轴风力机。
2. 研究目标：探究该型风力机在不同转速、不同环境条件下的气动性能，分析其输出特性。
3. 研究内容：（1）风叶结构设计与优化：根据垂直轴风力机特点，设计合理的风叶结构，优化其气动性能。
（2）转速控制技术研究：分析不同转速下的发电效率和稳定性，研究转速控制技术，提高其输出效率。
（3）环境条件对性能的影响：分析地形环境、气候等对风力机性能的影响。
4. 研究方法：（1）数值模拟：采用计算流体力学（CFD）等方法对风叶结构、气动性能进行数值模拟分析。
（2）试验研究：通过实验验证数值模拟结果，得到实际运行中的数据，分析不同转速、不同环境条件下的性能和输出特性。
三、研究进度计划1. 第一阶段（2个月）：（1）调研相关文献，了解目前垂直轴风力机气动性能研究的现状和发展趋势。
（2）制定研究方案和进度计划。
2. 第二阶段（3个月）：（1）对5kW垂直轴风力机的风叶结构进行建模和计算流体力学模拟分析，得到风叶结构和气动性能的初步设计。
（2）设计转速控制方案，并进行实验验证，分析不同转速下的性能和输出特性。
3. 第三阶段（3个月）：（1）在实验室内部署5kW垂直轴风力机原型，进行性能测试。
（2）分析不同地形环境和气候条件对5kW垂直轴风力机性能的影响，探究优化方案。
垂直轴风力发电机研究报告
垂直轴风力发电机研究报告
摘要：
本报告对垂直轴风力发电机进行了深入研究。
首先，介绍了风力发电
的背景和发展现状，然后详细论述了垂直轴风力发电机的原理和工作方式。
接着，我们分析了垂直轴风力发电机的优点和缺点，并与传统的水平轴风
力发电机进行了比较。
最后，我们探讨了垂直轴风力发电机在未来的发展
趋势和应用前景。
1.引言
1.1背景
1.2目的和意义
2.风力发电的现状和发展
2.1全球风力资源分布
2.2风力发电的优势和限制
2.3风力发电行业的发展现状
3.垂直轴风力发电机的原理和工作方式
3.1垂直轴风力发电机的结构
3.2垂直轴风力发电机的工作原理
4.垂直轴风力发电机的优点和缺点
4.1优点
4.2缺点
5.垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机的比较
5.1结构比较
5.2性能比较
5.3经济性比较
6.垂直轴风力发电机的发展趋势和应用前景
6.1技术改进和创新
6.2垂直轴风力发电机在城市环境中的应用
6.3垂直轴风力发电机在离网场景中的应用
7.结论
本报告将详细介绍垂直轴风力发电机的原理和工作方式，分析其优缺点并与传统的水平轴风力发电机进行比较。
同时，对垂直轴风力发电机在未来的发展趋势和应用前景进行探讨。
垂直轴风力发电机报告
垂直轴风力发电机报告标题：垂直轴风力发电机的发展与应用，技术报告摘要：本报告介绍了垂直轴风力发电机的发展历程、工作原理以及其在可再生能源领域的应用。
首先，我们回顾了垂直轴风力发电机的起源和发展过程；接着，我们详细解释了垂直轴风力发电机的工作原理和方案；最后，我们探讨了垂直轴风力发电机在城市、农村和离岸等不同场景中的应用前景。
通过本报告的阅读，读者将对垂直轴风力发电机有更深入的了解，并认识到其在可再生能源行业中的潜力。
一、引言风力发电是现代可再生能源行业的重要组成部分之一、传统的水平轴风力发电机在市场上占据主导地位，但近年来，垂直轴风力发电机作为一种新型的发电设备逐渐崭露头角。
本报告旨在介绍垂直轴风力发电机的发展历程、工作原理和应用前景。
二、垂直轴风力发电机的发展历程垂直轴风力发电机最早在古希腊时期就有了雏形。
随着工业革命的发展，风力发电开始发展为一个产业，并引入了水平轴风力发电机。
然而，水平轴风力发电机存在一些问题，例如受风向影响较大、噪音较大等。
为了克服这些问题，垂直轴风力发电机逐渐成为研究重点。
三、垂直轴风力发电机的工作原理垂直轴风力发电机的工作原理与水平轴风力发电机有所不同。
水平轴风力发电机通过风车叶片转动发电，而垂直轴风力发电机则通过风力对转子产生的扭矩直接转动发电。
转子通常由多个垂直排列的叶片组成，利用风力使其旋转。
此外，垂直轴风力发电机的叶片通常具有对流式设计，以增强其效率。
四、垂直轴风力发电机的应用前景垂直轴风力发电机在城市、农村和离岸等不同场景中都有广阔的应用前景。
在城市中，垂直轴风力发电机可安装在高楼大厦或公共设施上，利用城市中的空气流动发电。
在农村中，垂直轴风力发电机可以解决偏远地区电力供应问题。
而在离岸领域，垂直轴风力发电机可以利用海上的强劲风力进行发电，为离岸油田等设施提供清洁能源。
五、结论通过本报告的介绍，我们了解到垂直轴风力发电机的发展历程、工作原理和应用前景。
垂直轴风力发电机作为一种新型的发电设备，具有设计灵活性强、受风向影响小等优势，在可再生能源行业具有广阔的应用前景。
垂直轴风力发电机市场分析报告
垂直轴风力发电机市场分析报告1.引言1.1 概述垂直轴风力发电机是一种新型的风能利用设备，与传统的水平轴风力发电机相比，具有更好的适应性和性能。
本报告旨在对垂直轴风力发电机市场进行全面的分析，包括市场现状、发展趋势和竞争分析。
通过对市场前景的展望，希望为投资者和行业从业者提供有益的参考，促进行业的健康发展。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以描述整篇文章的组织结构和内容安排，包括每个部分的主要内容和重点讨论的内容。
可以简单介绍每个部分的主题和目的，以及它们之间的逻辑关系和连接。
同时也可以说明每个部分对于整篇文章的重要性，以及对读者的价值和意义。
1.3 目的本报告的目的是对垂直轴风力发电机市场进行全面深入的分析和研究，从而全面了解该市场的现状和发展趋势。
通过对市场的分析，可以帮助投资者和企业制定相关的发展战略，了解市场的竞争格局和未来发展趋势。
同时，可以为政府相关部门提供参考，制定政策支持和引导市场的健康发展。
希望本报告能够为各方提供有益的参考和指导，促进垂直轴风力发电机市场的健康持续发展。
1.4 总结总结部分:在本报告中，我们对垂直轴风力发电机市场进行了全面的分析和研究。
我们从概述了垂直轴风力发电机的基本特点和优势，分析了当前市场现状，包括市场规模、市场份额、竞争格局等方面。
同时，我们也对市场的发展趋势进行了预测和分析，包括技术发展、政策环境、需求趋势等方面。
在结论部分，我们对垂直轴风力发电机市场的前景进行了展望，同时对市场竞争情况进行了分析，总结了本报告的主要内容和观点。
通过本报告的研究，我们可以得出垂直轴风力发电机市场有着广阔的发展前景，但也面临着激烈的竞争局面，需要不断创新和提升技术，以应对市场的挑战。
希望本报告的内容能够为相关行业和企业提供参考，推动垂直轴风力发电机市场的健康发展。
2.正文2.1 垂直轴风力发电机概述垂直轴风力发电机是一种利用风能转化为电能的设备，相较于传统的水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机具有独特的结构和工作原理。
垂直轴风机叶轮空气动力学性能研究的开题报告
垂直轴风机叶轮空气动力学性能研究的开题报告一、研究背景垂直轴风机是一种新型的风力发电机，具有结构简单、安装方便、不受风向影响等优点。
目前，垂直轴风机已经成为一个研究领域，吸引了国内外越来越多的研究者和投资者。
垂直轴风机的叶轮是实现风能转换的核心组成部分。
在空气动力学方面，叶轮的性能直接影响着整个风机系统的效率。
因此，对于垂直轴风机叶轮空气动力学性能的研究具有重要的理论和应用价值。
二、研究目的本文旨在对垂直轴风机叶轮的气动性能进行系统的研究，以提高垂直轴风机的效率和可靠性，为其在实际应用中发挥更优良的性能奠定基础。
三、研究内容和方法本文的研究内容主要包括以下几个方面：1.分析和评估垂直轴风机叶轮结构特点及其气动性能；2.根据经典的空气动力学理论，建立垂直轴风机叶轮的数值模型；3.利用计算流体动力学（CFD）模拟垂直轴风机叶轮气动性能，并对模拟结果进行验证和分析；4.通过试验等实验方法，对数值模型的计算结果进行验证和优化。
四、主要预期成果和意义本文的预期成果是：通过对垂直轴风机叶轮的空气动力学性能进行研究和优化，提高垂直轴风机的效率和可靠性，为其在实际应用中发挥更优良的性能奠定基础。
同时，为垂直轴风机的设计和制造提供理论和实验依据，推动和促进风力发电技术的进步和发展。
五、研究计划及进度本文的研究计划及进度如下：阶段一：文献调研和分析时间：2021年10月-2021年11月阶段二：建立数值模型和计算模拟时间：2021年11月-2022年4月阶段三：实验验证和分析时间：2022年4月-2022年9月阶段四：撰写论文和答辩时间：2022年9月-2023年3月本文的研究进度将严格按照计划进行，以确保研究的准确性和有效性。
风力发电机组叶片的气动性能分析
风力发电机组叶片的气动性能分析近年来，随着环境保护意识的增强和可再生能源的迅速发展，风力发电成为了重要的清洁能源之一。
而风力发电机组的叶片作为其中的关键组成部分，其气动性能的分析对于提高发电效率具有重要意义。
本文将重点探讨风力发电机组叶片的气动性能分析，并深入研究其原理和影响因素。
一、气动性能分析的原理风力发电机组叶片的气动性能分析是通过计算机辅助工程（CAE）软件来模拟和预测叶片在风场中的响应。
其中，主要采用的方法是数值模拟和风洞试验。
数值模拟方法基于流体力学和数学模型，通过模拟风场中的流体流动，计算叶片表面的压力分布、力矩和阻力等参数，以评估叶片的性能。
而风洞试验则是通过实验室环境中的风流模拟真实的风场，通过测量叶片表面压力分布和受力情况，来推导叶片的性能参数。
二、气动性能影响因素分析风力发电机组叶片的气动性能受多种因素的影响，以下将分别介绍其主要影响因素：1. 叶片形状：叶片的外形和轮廓对气动性能有着重要影响。
一般来说，采用更长、更窄的叶片可以提高效率，但是也会增加叶片的结构复杂度和重量。
同时，叶片的翼型横截面的选择也会对性能产生显著影响。
2. 叶片材料：叶片的材料选择直接关系到其强度和重量。
常见的叶片材料包括复合材料、纤维增强塑料等。
合适的材料选择可以在保证叶片强度的同时减轻重量，提高风能利用率。
3. 叶片倾角：叶片倾角对叶片的气动性能也有关键影响。
适当调整叶片倾角可以改变叶片的攻角，实现更好的气动特性，并提高发电效率。
4. 风场条件：风的速度、方向和湍流强度等也是影响叶片气动性能的重要因素。
不同的风场条件需要针对性地进行叶片设计，以获得最佳的气动性能。
三、气动性能分析技术应用风力发电机组叶片的气动性能分析技术广泛应用于叶片设计、优化和性能评估等方面。
1. 叶片设计和优化：基于气动性能分析的数值模拟方法，可以对叶片进行自动化设计和优化，以满足预定的要求和目标。
通过模拟和优化，可以寻找最佳的叶片形状、翼型和倾角等，实现更高效率的风能转化。
基于叶片弦长的小型H型垂直轴风机气动性能分析
1 引言无法准确预测风力机的非定常特性，涡方法能够有效地捕捉流场细节，但不适用于小速比范围内的计算[1]，H型垂直轴风力机在较小速比范围内工作，其风轮外流场为非定常流动[2]，应用目前已有的流管法 小型水平轴风力机有安全性能低、噪声大、结构复杂、成本高等缺点，使其在民用领域的发展受到限制。
与之相比小型H型垂直轴风力机具有低速性能好、噪声低、安全性高、对环境破坏小、结构简单、成本低廉等优点而受到研究者的青睐。
特别是近些年来，随着计算流体力学的发展，CFD技术在工程上得到大规模的应用，应用商用CFD软件已能快速准确模拟H型垂直轴风力机外部非定常流场，同各种不同类型风轮外流场，计算结果更直观，更准确。
针对小型H型垂直轴风轮，采用CFD技术进行研究已成为一种趋势。
气动性能的影响，为风力机研究及设计人员提供一些参考。
2 数值计算方法[3~6]2.1 控制方程对于所有流动的计算，一般都是通过求解质量方程和动量守恒方程来完成，当流动是湍流时，迎风差分格式离散对流项，利用移动网格技术，进行瞬态计算。
The Analysis of Aerodynamic Performance for Small H-Vertical Axis Wind Turbine Based on length of Blades Chord基于叶片弦长的小型H型垂直轴风机气动性能分析吴鸿斌 ABSTRACT Aiming at the small H-vertical Axis Wind Turbine with different length of blades chord, construct a CFD model for outside flowfield. Moving mesh technique is used to construct the model, the RNG models and the implicit Couple arithmetic based on pressure is selected to solve the transient equation. Curves for the aerodynamics performance of the wind turbine are got from the result. With the curves how the length of the blade chord affecting the aerodynamic performance of the small H-vertical Axis Wind Turbine is analyzed.KEYWORDS CFD; small H-vertical Axis Wind Turbine; utilization coefficient for wind energy; tip speed ratio摘 要 针对不同弦长下的小型H型垂直轴风轮模型，建立风轮外流场CFD(Computational Fluid Dynamic)模型，采用移动网格技术，选用RNG关键词 图1 垂直轴风力机基本结构 图2 简化后的3D风轮模型图3 简化后的2D风轮模型图1所示为H型垂直轴风力发电机结构简图，H 型垂直轴风力机实际结构较复杂，在进行CFD计算需要对其简化，风轮中连杆、转轴等构件对风轮周围的流场影响不大，在CFD建模时，可以简化掉，简化后的三维风轮模型如图2所示。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
编号：________国务院三峡办风电项目密级：________垂直轴风力发电机组小样机技术文件2006 年 08 月 08 日垂直轴风力发电机组小样机 叶轮空气动力学性能分析报告编写：张亮，廖康平，汪鲁兵盛其虎，孙科，韩荣贵校对：____________ 年月审核：____________ 年月批准：____________ 年月哈尔滨工程大学 • 船舶工程学院2006年 08月 08 日摘 要垂直轴风力发电机组串Φ型小样机已在内蒙古自治区乌兰察布市化德县风场安装并调试完成，本报告结合现场实测结果对叶轮气性能动进行综合分析，为较准确地预报垂直轴风力发电机组1.5MW风机叶轮气动性能奠定基础。
报告共分为7章。
首先总结了叶轮的几何特征参数和设计工况，简要说明了叶轮气动特性与载荷特性的计算方法。
然后，对叶轮的总体气动性能进行了详细的分析：介绍了造成叶轮气动损失的主要因素及估算方法，给出了考虑气动损失前、后叶轮气动性能比较；分析比较了理论预报与现场实测结果；统计了全年发电量。
最后，分析了叶片、叶轮主轴及轮辐的气动载荷特性及变化规律。
关键词：垂直轴风力发电机组，串Φ型风机，气动性能，气动损失。
符 号 说 明ρ空气密度 (kg/m3)ν运动粘性系数() sm⋅2a风切变指数wC叶片弦长 (m)Z叶片数量D叶轮最大直径 (m)D主轴直径 (m)Cd轮辐直径 (m)H叶轮高度 (m)H机座高度 (m)BS扫风面积 (m2)Windσ密实度V风速 (m/s)AW叶素合速度 (m/s)ω叶轮角速度 (rad/s)U切入风速 (m/s)inU切出风速 (m/s)outU额定风速 (m/s)RN叶轮转速 (rpm)λ叶尖速比P风机输出功率 (MW)C风机能量利用率系数Pθ叶片位置角 (Deg)α叶素气动力攻角 (Deg)L叶素升力 (N)D叶素阻力 (N)rC翼型升力系数LC翼型阻力系数DF叶素法向力 (N)nF叶素切向力 (N)tCF叶素法向力系数nCF叶素切向力系数t插图和附表清单第2章表2.1 风机叶轮的几何参数表2.2 叶片几何参数表2.3 风机设计工况参数图2.1 叶轮型线示意图第3章图3.1 单盘面多流管方法示意图图3.2 叶片相对速度和受力分析图3.3 双盘面多流管方法示意图第4章表4.1 理想计算值与考虑气动损失后的比较(N=63rpm)表4.2 理想计算值与考虑气动损失后的比较(N=64rpm)表4.3 理想计算值与考虑气动损失后的比较(N=94rpm)表4.4 理想计算值与考虑气动损失后的比较(N=95rpm)表4.5 理想计算值与考虑气动损失后的比较(N=96rpm)表4.6 叶轮能量利用率系数实测值与计算值的比较(N=63rpm)表4.7 叶轮输出功率实测值与计算值的比较(N=63rpm)表4.8 叶轮能量利用率系数实测值与计算值的比较(N=95rpm)表4.9 叶轮输出功率实测值与计算值的比较(N=95rpm)图4.1 不同风速下的能量利用率——速比曲线(Va=5m/s,7m/s,13m/s)图4.2 不同风速下的功率——转速曲线(Va=5m/s,7m/s,13m/s)图4.2(1) Va=13m/s时的功率——转速曲线(图4.2的局部放大图)图4.3 不同风速下的扭矩——转速曲线(Va=5m/s,7m/s,13m/s)图4.2(1) Va=5m/s,7m/s时的扭矩——转速曲线(图4.3的局部放大图)图4.4 不同转速下的能量利用率——速比曲线(N=63,64,94,95,96rpm)图4.5 不同转速下的功率——风速曲线(N=63,64,94,95,96rpm)图4.5(1) N=63,64rpm时的功率——风速曲线(图4.5的局部放大图)图4.6 不同转速下的扭矩——风速曲线(N=63,64,94,95,96rpm)图4.6(1) N=63,64rpm时的扭矩——风速曲线(图4.6的局部放大图)图4.7 不同转速下的功率、能量利用率—风速曲线(N=63,64,94,95,96rpm) 图4.8 不同转速下的功率、能量利用率—速比曲线(N=63,64,94,95,96rpm) 图4.9 考虑气动损失前、后的叶轮功率——风速曲线比较(N=63rpm)图4.10 考虑气动损失前、后的叶轮功率——风速曲线比较(N=64rpm)图4.11 考虑气动损失前、后的叶轮功率——风速曲线比较(N=94rpm)图4.12 考虑气动损失前、后的叶轮功率——风速曲线比较(N=95rpm)图4.13 考虑气动损失前、后的叶轮功率——风速曲线比较(N=96rpm)图4.14 串Φ小样机有功功率Pe实测数据点(N=63tpm)图4.15 串Φ小样机机械功率Pm实测数据点(N=63tpm)图4.16 串Φ小样机实测功率～风速曲线(N=63tpm)图4.17 串Φ小样机有功功率Pe实测数据点(N=95tpm)图4.18 串Φ小样机机械功率Pm实测数据点(N=95tpm)图4.19 串Φ小样机实测功率～风速曲线(N=95tpm)图4.20 叶轮能量利用率系数实测值与计算值的比较(N=63rpm)图4.21 叶轮输出功率实测值与计算值的比较(N=63rpm)图4.22 叶轮能量利用率系数实测值与计算值的比较(N=95rpm)图4.23 叶轮输出功率实测值与计算值的比较(N=95rpm)图4.24 化德风场速度分布曲线(Hours～Va)图4.25 发电量随风速的变化曲线(Power～Va)第5章表5.1 叶片动态受力表表5.2 叶片静态受力表表5.3 叶片表面压强分布表图5.1 叶片位置角分布示意图图5.2 不同位置角处叶片切向力沿高度方向的分布(Va=13m/s,N=95rpm)图5.3 不同高度处叶片切向力随位置角的变化(Va=13m/s,N=95rpm)图5.4 不同位置角处叶片切向力沿高度方向的分布(Va=32m/s,N=95rpm)图5.5 不同高度处叶片切向力随位置角的变化(Va=32m/s,N=95rpm)图5.6 不同位置角处叶片法向力沿高度方向的分布(Va=13m/s,N=95rpm)图5.7 不同高度处叶片法向力随位置角的变化(Va=13m/s,N=95rpm)图5.8 不同位置角处叶片法向力沿高度方向的分布(Va=32m/s,N=95rpm)图5.9 不同高度处叶片法向力随位置角的变化(Va=32m/s,N=95rpm)图5.10 静止状态下Va=25m/s时不同位置角处叶片切向力沿高度方向的分布 图5.11 静止状态下Va=25m/s时不同高度处叶片切向力随位置角的变化图5.12 静止状态下Va=50m/s时不同位置角处叶片切向力沿高度方向的分布 图5.13 静止状态下Va=50m/s时不同高度处叶片切向力随位置角的变化图5.14 静止状态下Va=25m/s时不同位置角处叶片法向力沿高度方向的分布 图5.15 静止状态下Va=25m/s时不同高度处叶片法向力随位置角的变化图5.16 静止状态下Va=50m/s时不同位置角处叶片法向力沿高度方向的分布 图5.17 静止状态下Va=50m/s时不同高度处叶片法向力随位置角的变化图5.18 静止状态下不同高度处叶片攻角随位置角的变化(Va=25m/s,50m/s)A图5.19 风速沿高度方向的切变分布(Va=25m/s,50m/s,切变指数=0.11)W图5.20 不同攻角下NACA0018翼型剖面压强系数分布(α=3o,6o,9o,12o)图5.21 NACA0018翼型表面压强系数分布形象示意图(攻角α=9o)图5.22 转速N=95rpm时不同风速下单个叶片所受推力Fx随位置角的变化(Va=13,25,32m/s)图5.23 转速N=95rpm时不同风速下单个叶片所受侧向力Fy随位置角的变化(Va=13,25,32m/s)图5.24 转速N=95rpm时不同风速下叶轮(3个叶片)所受推力TFx随位置角的变化(Va=13,25,32m/s)图5.25 转速N=95rpm时不同风速下叶轮(3个叶片)所受侧向力TFy随位置角的变化(Va=13,25,32m/s)图 5.26 静止状态下不同风速时单个叶片所受推力Fx随位置角的变化(Va=25,50m/s)图 5.27 静止状态下不同风速时单个叶片所受侧向力Fy随位置角的变化(Va=25,50m/s)图5.28 静止状态下不同风速时叶轮(3个叶片)所受推力TFx随位置角的变化(Va=25,50m/s)图5.29 静止状态下不同风速时叶轮(3个叶片)所受侧向力TFy随位置角的变化(Va=25,50m/s)第6章图6.1 转速N=95rpm时不同风速下单个叶片对主轴转矩系数Ctq随位置角的变化(Va=13,25,32m/s)图6.2 转速N=95rpm时不同风速下单个叶片对主轴转矩Q随位置角的变化(Va=13,25,32m/s)图6.3 转速N=95rpm时不同风速下叶轮(3个叶片)对主轴转矩系数Ctq随位置角的变化(Va=13,25,32m/s)图6.4 转速N=95rpm时不同风速下叶轮(3个叶片)对主轴转矩Q随位置角的变化(Va=13,25,32m/s)图6.5 不同风速时单位长度主轴受力沿高度方向的变化(Va=13,25,32m/s) 图6.6 轮辐位置示意图图6.7 Va＝32m/s，N=95rpm时不同位置角处单位长度轮辐沿径向的受力分布(第1组轮辐)图6.8 Va＝32m/s，N=95rpm时不同位置角处单位长度轮辐沿径向的受力分布(第2组轮辐)图6.9 Va＝32m/s，N=95rpm时不同位置角处单位长度轮辐沿径向的受力分布(第3组轮辐)目 录摘要符号说明插图和附表清单1 引言 (1)2 叶轮几何参数及设计工况 (1)2.1 叶轮几何参数 (1)2.2 串Ф型叶轮形状 (2)2.3 叶轮设计工况 (2)3 叶轮气动力性能计算方法 (3)3.1 单盘面多流管方法(SDMT) (3)3.2 双盘面多流管方法(DDMT) (5)4 叶轮气动性能 (7)5 叶片气动载荷 (12)5.1 叶片气动载荷定义 (12)5.2 额定风速下叶片切向力和法向力分布 (13)5.3 静止状态下叶片切向力和法向力分布 (13)5.4 叶片表面压力分布 (14)6 叶轮主轴载荷 (15)6.1 叶轮主轴的转矩 (15)6.2 叶轮主轴的风压载荷 (16)7 结论 (16)参考文献 (17)附录A 数据表格 (18)附录B 图例 (25)垂直轴风力发电机组小样机叶轮空气动力学性能分析报告1 引言垂直轴风力发电机组小样机叶轮“空气动力学性能和载荷分析与研究”是国家重大技术装备研制和重大产业技术开发专项“兆瓦级竖轴风电机组研制”中的一部分。