1.2 垂直轴风力机研究现状

1.3 垂直轴风机研究意义

我国虽然具有丰富的风力资源，但是我国风力机的技术水平，尤其是风力机叶型气动性能的研究还很薄弱，还没有形成自己的专业研发能力和专用叶型系列，而这两方面的工作对发展我国的风力机产业，掌握自主知识产权，都具有重要的意义。我国制造叶片的主要技术多是从国外进口的，由于国外对技术的限制和保留，我国的风电技术水平相对落后。目前，大量的研究集中在水平轴风力机上，关于垂直轴风力机的研究较少，因此对垂直轴风力发电机叶片的研究是很有必要的。

风轮叶片是风力发电机中转换风能的最主要部件，必须对其重点设计。为了使设计出的叶片具有较高效的接受风能的翼型，需要研究叶片翼型的气动性能;因为叶片直接迎风获得风能，这就要求设计出的叶片能承受叶片自重、风力和离心力等荷载的作用; 在实际工程中可以看出，因为叶片在设计中强度和刚度等问题研究不够，从而造成风力机不能正常运行，甚至失效和损坏的例子是经常见的。甚至有些样机在试运行的时候就出现很多问题，还未投产就被迫中途停产。如果这些问题不能及时解决，会造成很大的经济损失，而且会严重影响风力机的推广和应用。因此无论从安全性还是经济性方面考虑，对风力机叶片进行力学性能分析是非常重要的。

1.4 垂直轴风机研究内容

垂直轴风力机相较于水平轴风力机，其气动特性要复杂的多。垂直轴风力机在旋转过程中，每一时刻它的攻角都在发生变化，水平轴风力机的气动性能研究方法已经非常成熟了，垂直轴风力机的研究工作发展比较滞后。本文针对直叶片垂直轴风力机进行了其气动性能的分析、风轮的优化设计、风轮结构设计进行了探讨研究，主要的研究内容包括:

    1.对垂直轴风力机的气动性能研究方法进行了研究，包括动量一叶素理论、流管模型等。对风轮的受力及运动方程进行了推导分析。源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/

    2.分析了直叶片风轮的主要载荷，并利用流管模型对垂直轴风力机的气动特性进行了建模分析。

3.通过 Matlab 编写计算程序，应用叶素理论流管模型对垂直轴风力机的气动性能进行分析，根据计算结果分析影响风轮性能的因素为风轮的优化设计提高理论基础。

1.5风力机基本原理

风力机的主要动力来源是气流对叶片作用产生的升力，由于叶片的截面是翼型，在气流作用下受到升力和主力作用，主要通过升力作为动力的风力机称为升力型风力机。