垂直轴风力机气动性能分析及结构设计

近几年,风力发电机在全世界范围内得到了飞速的发展,水平轴风力机以较绝对的优势占据了市场的大部分份额,虽然垂直轴风力机发展相对滞后,但其以独特的结构以及优异的性能得到了越来越多的关注。本文对直叶片垂直轴风力机进行了相关的研究。 风轮载荷的正确分析以及载荷的准确预报是进行风轮结构设计的基础和关键,目前基于动量—叶素理论的流管模型法是垂直轴风轮性能分析应用最多的方法,本文即采用双向多流管模型对垂直轴风轮的气动性能进行研究。并分别对直叶片及叶片发生偏转后的风轮载荷进行了分析。 垂直轴风轮的性能受到很多因素的影响,包括有尖速比、叶片数量、叶片弦长、风轮高径比等,本文根据Matlab程序的计算结果分别分析了以上各个因素对风轮性能的影响,分析的结果可以为风轮的优化设计提供理论基础。 风轮的启动及额定风速的确定对风轮的结构和性能有重大的影响,本文通过韦布尔(Weibull)分布函数对适用于特定风场的风轮的启动风速及额定风速进行了计算。 根据Matlab程序对风轮载荷的计算结果对风轮的叶片、支撑杆、支撑杆与叶片的联接、垂直传动轴等的结构和强度进行了设计。