垂直軸風力機分為兩大類:DARRIEUS(升力型,簡稱H型)和SAVONIUS(阻力型,簡稱S型)。兩葉片的升力型風力機啟動轉(zhuǎn)矩低但效率較高,阻力型風力機具備高的啟動轉(zhuǎn)矩但效率很低�，F(xiàn)在流行設計混合型風力機(將S型和H型風力機的設計思想綜合在同一模型上),它能夠利用升力與阻力。許多學者利用低成本的辦法來單獨提高啟動轉(zhuǎn)矩和效率。最常見的措施是改變?nèi)~片數(shù)以及優(yōu)化葉型。 SAVONIUS風力機總成本低,制造和維修簡單,雖然效率較低,但它適用于風速低的居民區(qū)。本文研究的目標就是設計一臺高效低成本的阻力型垂直軸風力機,并選用六個葉片的SAVONIUS型式。 SAVONIUS風力機的轉(zhuǎn)子在風速很低的情況下開始向外輸出功率,在風速很高的情況下依然能夠持續(xù)輸出。因為利用風速的范圍很廣,雖然效率低,但是這種風力機還是很受歡迎。由于SAVONIUS風力機基本上能夠一直輸出功率,它的年發(fā)電量遠遠高于同尺寸的水平軸風力機。 原裝SAVONIUS的輸出功率較低有兩個原因:(1)風打到葉片凸面上引起負轉(zhuǎn)矩;(2)隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)矩由高到低變化幅度很大。兩葉片SAVONIUS風力機的最大缺點是:隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)矩會下降到為接近零的程度。在某一些角度下,轉(zhuǎn)子無法啟動,而多葉片能夠確保轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定性。 本文所介紹的提高效率的方法為: (1)增加葉片數(shù)目和優(yōu)化設計 (2)不讓來流風打到葉片的凸面上,即可以用一種“盾”或?qū)~把葉片的凸面蓋住。 目前的阻力型風力機,尚未看到含“盾”或擋風板的型式,所以本文以這種含“盾”的風力機為研究對象,開展風力機的CAD設計、CFD分析和樣機制造等工作。二維CFD計算的結(jié)果顯示,這種新型的風力機比常規(guī)垂直軸風力機效率高出約20%。從樣機的制造角度來看,含導風結(jié)構的風力機有弊病,即進口須保持對風以及穩(wěn)定性,減少摩擦;要達到這種要求將帶來設計和運行的復雜化。另外,單獨采用轉(zhuǎn)子的風力機型式的效率并不低,而且簡單方便,可以接受任何角度的風源而不需要對風的條件。因此,開展轉(zhuǎn)子的優(yōu)化設計研究工作非常有必要。 本研究設計出了一種效率高且成本低的垂直軸風力機。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2011
【中圖分類】：TK83
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1. Itroducti
    1.1 Role of Wind Power
    1.2 Comparing Wind Turbines
    1.3 Optimized Types of the Savonius Wind Turbine
    1.4 Scope of the present thesis
    1.5 Summary
2. Design of the Wind
    2.1 Rotor
    2.2 Mobile Shield
    2.3 Stator
    2.4 Roller bearings
    2.5 Base
    2.6 Generator
    2.7 Summary
3. Numerical Study using Computational Fluid Dynamic
    3.1 CFD Modeling
    3.2 “S”rotor principle
    3.3 (Adding external devices to improve efficiency
    3.4 Rotor Optimization
    3.5 Full and Half Shield Optimized Rotor
    3.6 Standard Savonius Rotor
    3.7 Optimized Rotor with Stator
    3.8 Efficiency -Tip Speed Ratio
    3.9 Summary
4. Experiment
    4.1 Installation
    4.2 Measurements
    4.3 Coupling with the generator
    4.4 Summary
5. Future
6. Conclusi
    6.1 Summary
    6.2 Achievements
    6.3 Acknowledgments
參考文獻
附錄 作者作作期作發(fā)表的論文

【引證文獻】

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本文編號：2850430