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《垂直軸風(fēng)力機應(yīng)用概況及其展望.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、現(xiàn)代制造工程2010年第3期綜述垂直軸風(fēng)力機應(yīng)用概況及其展望姚英學(xué)，湯志鵬(哈爾濱工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，哈爾濱150001)摘要：水平軸風(fēng)力機是當今應(yīng)用最廣的一種風(fēng)力機，垂直軸風(fēng)力機也有著自身優(yōu)越的性能，并越來越被人們所重視。介紹垂直軸風(fēng)力發(fā)電機與水平軸風(fēng)力發(fā)電機的優(yōu)缺點，以及垂直軸風(fēng)力機的最新應(yīng)用及其發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：風(fēng)能；水平軸風(fēng)力發(fā)電機；垂直軸風(fēng)力發(fā)電機；對比；最新應(yīng)用；趨勢中圖分類號：TK83文獻標識碼：A文章編號：167l—3133(2010)03—_0136—一05ThedevelopmentandfIuture0fth
2、everticalaxiswindturbineYAOYing—xue，TANGZhi—peng(SchoolofMechatr0IlicsEn百neering，HarbinInstituteofTechnology，Haerbin150001，China)Abstract：111eHoriz∞talA】【iswindTurbine(HAWT)isthem∞twidely惜ed灑dturbine．neVenicalAxisWindTurbi加(VAwT)h鵲itsownadv鋤tages，明ditisattachedmoreimpo
3、rt姐ce硒m璐．wiⅡmainJydi8cu髓thecompariIIgresearchbe·tweendleHAWr鋤dtIleVAWT．Andtllehtestapplicati∞oftheVA可盯蚰dthetrendoftlleVAWrinthefuture麗Ubep瑚·ented．Key啪rds：windp叭吼；H耐姍tal心sWindTu南ine(姒WT)；VerticalAxiswindTIlrb砒(VAWT)；c伽paIing；latest印啦clLtion：tI℃ndO引言風(fēng)能是可再生能源，據(jù)估計，全球風(fēng)能在近地層
4、中的總量是1．3×1014w【1I。地球上的風(fēng)能資源是地球上水能資源的10倍‘21，因此國內(nèi)外十分重視對風(fēng)能的利用。1風(fēng)力機研究現(xiàn)狀風(fēng)力機是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機械能、電能或熱能的能量轉(zhuǎn)換裝置。風(fēng)力機的造型按風(fēng)輪主軸的不同可分為水平軸風(fēng)力機和垂直軸風(fēng)力機。1．1水平軸風(fēng)力機風(fēng)輪主軸呈水平方向的風(fēng)力機稱之為水平軸風(fēng)力機，水平軸風(fēng)力機是目前最常見的一種風(fēng)力機，也是技術(shù)比較成熟的一種風(fēng)力機，其風(fēng)輪葉片數(shù)為2—3片，葉片形狀一般為翼形，利用翼形升力做功，該風(fēng)力機起動力矩較大，風(fēng)能利用系數(shù)較高。為使風(fēng)輪的掃風(fēng)面隨時正對風(fēng)向，需裝有調(diào)向裝置。圖1為
5、幾種不同的水平軸風(fēng)力機的示意圖。1．2垂直軸風(fēng)力機風(fēng)輪主軸呈垂直方向的風(fēng)力機稱之為垂直軸風(fēng)力機。垂直軸風(fēng)力機葉輪的轉(zhuǎn)動與風(fēng)向無關(guān)，因此不136多葉車輪型講型帆翼塑圖1幾種水平軸風(fēng)力機不意需要水平軸風(fēng)力機使用的迎風(fēng)裝置。垂直軸風(fēng)力機可分為兩類：一類是利用空氣的阻力做功，典型的結(jié)構(gòu)是S(Savonius)型風(fēng)輪，它由兩個軸線錯開的半圓柱形組成，其起動轉(zhuǎn)矩較大，圍繞著風(fēng)輪會產(chǎn)生對稱氣流，這將產(chǎn)生側(cè)向的推力。另一類是利用翼形的升力做功，典型的是達里厄型風(fēng)力機(D孵ieus)。達里厄型風(fēng)力機有多種形式，以H型、中型風(fēng)輪為典型，H型風(fēng)輪結(jié)構(gòu)相對
6、比較簡單，但這種結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生離心力，使得葉片會在其連接點處產(chǎn)生嚴重的彎曲應(yīng)力；中型風(fēng)輪所采用的彎葉片只承受張力，不承受離心力荷載，因而其所受的彎曲應(yīng)力很小一o。圖2所示為幾種。灞料^iufiV轉(zhuǎn)綜述現(xiàn)代制造工程2010年第3期多虧多①玲!工!達里厄機中型達里厄機△受達壁厄機H型圖2幾種垂直軸風(fēng)力機示意圖不同的垂直軸風(fēng)力機的示意圖。2垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)展幾千年前，人們就開始利用垂直軸風(fēng)力機來提水。但是，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)明則要比水平軸風(fēng)力發(fā)電機晚一些，直到20世紀20年代才開始出現(xiàn)MJSavonius型(S型)風(fēng)輪(1924年)和D
7、arrieus型風(fēng)輪(1931年)。人們普遍認為垂直軸風(fēng)輪的尖速比(葉尖處的線速度和風(fēng)速之比)不可能大于l，風(fēng)能利用率低于水平軸風(fēng)力發(fā)電機"o；且對于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的葉片設(shè)計，以前也是按葉素-動量理論來進行設(shè)計№J。然而垂直軸風(fēng)輪的流動比水平軸風(fēng)力機更復(fù)雜，是典型的大分離非定常流動，不適合用葉素理論進行分析、設(shè)計，所以這也是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機長期得不到發(fā)展的重要原因。但是隨著科技的發(fā)展，人們逐漸認識到垂直軸風(fēng)輪的尖速比不能大于l僅限于阻力型風(fēng)輪(S型風(fēng)輪)。對于升力型風(fēng)輪(達里厄式風(fēng)輪)的尖速比甚至可以達到6，并且其風(fēng)能利用率也不低
8、于水平軸風(fēng)力機”J。通過對垂直軸風(fēng)力機和水平軸風(fēng)力機的優(yōu)缺點比較，近年來，越來越多的機構(gòu)開始研究垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，并取得了長足的發(fā)展m1。3垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的優(yōu)點3．1葉片的設(shè)計方法目前對水平軸風(fēng)力發(fā)電機的葉片設(shè)計普遍采用葉素一動量理
