垂直轴风力发电原理介绍稿件.ppt

.iuu .iuu .iuu .iuu .iuu .iuu .iuu .iuu .iuu .iuu * §7.1 垂直轴风力机的类型 §7.2 垂直轴升力型风轮的输出功率计算 §7.3 垂直轴风力机的关键参数 §7.4 垂直轴风力机风轮翼型 §7.5 垂直轴风力机势力 §7.6 与水平轴比较 §7.7 垂直轴风力机存在的问题 第七章 垂直轴风力发电机组 .......... * §7.1垂直轴风力机的类型 1、阻力型垂直轴风力机 阻力型风力机是由于风力机的叶片在迎风方向形状不对称，引起空气阻力不同，从而产生一个绕中心轴的力矩，使风轮转动。杯式风速计是最简单的阻力型垂直轴风力机。 第七章 垂直轴风力发电机组 一、分类 按照空气动力学工作原理分为 阻力型 升力型 .......... * 第七章 垂直轴风力发电机组 §7.1垂直轴风力机的类型 1.1 阻力差型垂直轴风力机 定义：利用叶片在顺风和逆风时受风面形状不同而产生不同的阻力系数，来驱动风轮旋转的风力机。 设叶片叶尖的线速度为V，风速为V1，叶片表面积为A，则风作用于叶片凹形面的阻力为： 逆风阻力： 式中：CT1、CT2为凹面和凸面的阻力系数 .......... * 第七章 垂直轴风力发电机组 §7.1垂直轴风力机的类型 假定CT1、CT2为常数时，则可得到风杯式风轮的功率输出： 则风能利用系数为： .......... * 第七章 垂直轴风力发电机组 §7.1垂直轴风力机的类型 与平板式垂直轴风力机类似，当 时，CP取最大值。通过计算求得，当 可取得最大风能利用系数。 .......... * 第七章 垂直轴风力发电机组 §7.1垂直轴风力机的类型 阻力差型风力机也属于阻力型风力机，其叶片在空气阻力的推动下旋转，且最佳叶尖速比位于0~1范围内。通过功率计算式可以发现，为了使阻力差型风力机获得最大的功率，可以利用增大叶片的顺风阻力系数或者减少逆风阻力系数。通常有以下典型结构：半球形叶片，CT1达1.33，CT2仅为0.34；半圆柱形叶片的CT1达2.3，而CT2仅为1.2。 .......... * 1.2 S型的Savonius风力机 S型风力机是阻力型风力机中的经典型式，当风吹向叶轮时，由于叶片迎风面形状不同，有F1 F2，产生力矩M，驱动风轮做逆时针方向旋转(俯视情况下)。 S型风力机外形 第七章 垂直轴风力发电机组 §7.1垂直轴风力机的类型 .......... * 置于速度为v的风中的风力机，在风速v作用下，凹叶片以速度u被推向后方运动，那么叶片处的相对风速可表示为v-u，而凸叶片的相对风速为v+u，叶片所受阻力F1、 F2如下： 阻力型风力机受力模型 风力机的功率P等于阻力F与风力机叶片受推力产生的速度u之积： 由于Cd Cd’，vu，省去式中的后一项： 第七章 垂直轴风力发电机组 .......... * 取风速减少率 可得 ： 其中E为输入风能，令 即： 表明叶片没有做功，所以： 解得： 若 则它可能达到的最大功率系数为 第七章 垂直轴风力发电机组 .......... * 第七章 垂直轴风力发电机组 §7.1垂直轴风力机的类型 某风力机的性能曲线 阻力型风力机的风能利用系数较低，故很少用于发电。转速决定了输出功率的大小，风轮只有在最佳转速下才能获得最佳风力机输出功率，如图所示，给出了某阻力型风轮的功率输出与叶尖速比的关系曲线。图中可以看出，叶尖速比为0.4时，输出功率最大；叶尖速比0.3~0.4为高效运行区域。 .......... * 二、升力型垂直轴风力机 主要指法国的科学家达里厄发明的达里厄式风轮。风轮由固定的数枚叶片组成，绕垂直轴旋转。 第七章 垂直轴风力发电机组 达里厄风力发电机组可分为直叶片和弯叶片两种，叶片的翼形剖面多为对称翼形，其中以H型和Φ型风力机组最为典型。 §7.1垂直轴风力机的类型 .......... * 升力型风力机工作原理 来流风速v是恒定的，风轮运转中该横截面各翼型的切向速度u的大小相等，而方向不同，它们与相对速度w一起构成了各翼型的速度三角形。w与叶片弦线的夹角是有效攻角。对叶片在不同方位的速度三角形的研究表明，除了当叶片处于与风向平行或近似平行的位置外，在其它方位的气动力都产生一个驱动风轮旋转的力矩。 第七章 垂直轴风力发电机组 §7.1垂直轴风力机的类型 .......... * 垂直轴风力发电机组同水平轴机组一样，也主要由风力机、齿轮箱、发电机等组成。 (a