低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)能資源在我國分布十分廣泛,約占全國可利用風(fēng)能面積的68%。但低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)能資源幾乎都沒有得到開發(fā)利用,這無疑是對風(fēng)能資源大大地浪費。因此,合理有效地開發(fā)利用低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)能資源對風(fēng)能資源的就地轉(zhuǎn)化和利用、補(bǔ)充化石能源的短缺以及合理地調(diào)整我國能源結(jié)構(gòu)具有重要意義。垂直軸風(fēng)力機(jī)因無需偏航裝置,啟動風(fēng)速低、安裝簡便等優(yōu)勢,已經(jīng)在中小功率等級風(fēng)力機(jī)中得以應(yīng)用。而磁懸浮垂直軸風(fēng)力機(jī)因為無機(jī)械摩擦,可大大地降低啟動阻力矩,因而可以進(jìn)一步降低啟動風(fēng)速,尤其適合低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)能資源的開發(fā)利用。因此,研發(fā)出一種低風(fēng)速磁懸浮垂直軸風(fēng)力機(jī)用以解決低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)能資源長期得不到有效利用的問題具有重要的現(xiàn)實意義。本文設(shè)計了一臺低風(fēng)速磁懸浮垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)中的風(fēng)輪和永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。首先,通過垂直軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪參數(shù)的設(shè)計,初步設(shè)計了一臺1 kW垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪。同時,使用由雙多流管模型的計算步驟編寫的Matlab程序代碼預(yù)測了初步設(shè)計的1 kW垂直軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的氣動性能。結(jié)果表明,初步設(shè)計的1 kW垂直軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪可達(dá)到1 kW的輸出功率和相應(yīng)的風(fēng)能利用率要求。其次,通過對初步設(shè)計的1 kW垂直軸風(fēng)... 

【文章來源】：曲阜師范大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

低風(fēng)速磁懸浮垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)

第1章緒論21.2垂直軸風(fēng)力機(jī)及永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究現(xiàn)狀1.2.1垂直軸風(fēng)力機(jī)的研究現(xiàn)狀垂直軸風(fēng)力機(jī)（如圖1-2所示）最早出現(xiàn)的時候并沒有受到人們的關(guān)注[7]，主要有兩個方面的原因：一方面是由于垂直軸風(fēng)力機(jī)的啟動性能沒有水平軸風(fēng)力機(jī)（如圖1-3所示）的啟動性能好，常常表現(xiàn)出水平軸風(fēng)力機(jī)在風(fēng)速較低的工況下能夠啟動而垂直軸風(fēng)力機(jī)在風(fēng)速較低的工況下不能啟動；另一方面是垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率低。因此，人們當(dāng)時普遍認(rèn)為水平軸風(fēng)力機(jī)啟動性能好、風(fēng)能利用率高而垂直軸風(fēng)力機(jī)的啟動性能差、風(fēng)能利用率。此外，垂直軸風(fēng)力機(jī)的理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于水平軸風(fēng)力機(jī)的理論研究，因此在很長的一段時間內(nèi)垂直軸風(fēng)機(jī)都沒有得到實質(zhì)性的發(fā)展[8]。但是隨著時間的推移和人們對垂直軸風(fēng)力機(jī)的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力機(jī)，垂直軸風(fēng)力機(jī)不僅不需要偏航裝置就可以捕獲任何風(fēng)向的風(fēng)能，而且垂直軸風(fēng)力機(jī)的發(fā)電機(jī)和變速箱均安裝在地面，便于對風(fēng)力機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)，這些都是垂直軸風(fēng)力機(jī)所獨有的優(yōu)點[9]。再者，已有相關(guān)研究表明，升力型垂直軸風(fēng)機(jī)經(jīng)過優(yōu)化過后的風(fēng)能利用率己經(jīng)能超過水平軸風(fēng)機(jī)[10]。于是，近年來垂直軸風(fēng)力機(jī)的研究又重新回到了人們的視野并越來越受研究人員的青睞。圖1-2垂直軸風(fēng)力機(jī)圖1-3水平軸風(fēng)力機(jī)垂直軸風(fēng)力機(jī)根據(jù)工作原理的分類可分為阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)[11]和升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)[12]以及混合型垂直軸風(fēng)力機(jī)[13]。阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)的典型代表是savonius型垂直軸風(fēng)力機(jī)（如圖1-4所示），最早期主要用于提水等。savonius型垂直軸風(fēng)力機(jī)的優(yōu)點是啟動轉(zhuǎn)矩大，非常容易實現(xiàn)低風(fēng)速條件下的啟動，但是其風(fēng)能利用率十分低（最大風(fēng)能利用率不超過25％），在商業(yè)化的風(fēng)力發(fā)電發(fā)展中逐漸被淘汰；升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)的典

第1章緒論21.2垂直軸風(fēng)力機(jī)及永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究現(xiàn)狀1.2.1垂直軸風(fēng)力機(jī)的研究現(xiàn)狀垂直軸風(fēng)力機(jī)（如圖1-2所示）最早出現(xiàn)的時候并沒有受到人們的關(guān)注[7]，主要有兩個方面的原因：一方面是由于垂直軸風(fēng)力機(jī)的啟動性能沒有水平軸風(fēng)力機(jī)（如圖1-3所示）的啟動性能好，常常表現(xiàn)出水平軸風(fēng)力機(jī)在風(fēng)速較低的工況下能夠啟動而垂直軸風(fēng)力機(jī)在風(fēng)速較低的工況下不能啟動；另一方面是垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率低。因此，人們當(dāng)時普遍認(rèn)為水平軸風(fēng)力機(jī)啟動性能好、風(fēng)能利用率高而垂直軸風(fēng)力機(jī)的啟動性能差、風(fēng)能利用率。此外，垂直軸風(fēng)力機(jī)的理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于水平軸風(fēng)力機(jī)的理論研究，因此在很長的一段時間內(nèi)垂直軸風(fēng)機(jī)都沒有得到實質(zhì)性的發(fā)展[8]。但是隨著時間的推移和人們對垂直軸風(fēng)力機(jī)的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力機(jī)，垂直軸風(fēng)力機(jī)不僅不需要偏航裝置就可以捕獲任何風(fēng)向的風(fēng)能，而且垂直軸風(fēng)力機(jī)的發(fā)電機(jī)和變速箱均安裝在地面，便于對風(fēng)力機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)，這些都是垂直軸風(fēng)力機(jī)所獨有的優(yōu)點[9]。再者，已有相關(guān)研究表明，升力型垂直軸風(fēng)機(jī)經(jīng)過優(yōu)化過后的風(fēng)能利用率己經(jīng)能超過水平軸風(fēng)機(jī)[10]。于是，近年來垂直軸風(fēng)力機(jī)的研究又重新回到了人們的視野并越來越受研究人員的青睞。圖1-2垂直軸風(fēng)力機(jī)圖1-3水平軸風(fēng)力機(jī)垂直軸風(fēng)力機(jī)根據(jù)工作原理的分類可分為阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)[11]和升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)[12]以及混合型垂直軸風(fēng)力機(jī)[13]。阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)的典型代表是savonius型垂直軸風(fēng)力機(jī)（如圖1-4所示），最早期主要用于提水等。savonius型垂直軸風(fēng)力機(jī)的優(yōu)點是啟動轉(zhuǎn)矩大，非常容易實現(xiàn)低風(fēng)速條件下的啟動，但是其風(fēng)能利用率十分低（最大風(fēng)能利用率不超過25％），在商業(yè)化的風(fēng)力發(fā)電發(fā)展中逐漸被淘汰；升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)的典

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3135330