4.1垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)分類及原理

1、11第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組22垂直軸風(fēng)力機(jī)的類型垂直軸風(fēng)力機(jī)的類型 1 1、阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)、阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī) 阻力型風(fēng)力機(jī)是由于風(fēng)力機(jī)的葉片在迎風(fēng)方向形狀阻力型風(fēng)力機(jī)是由于風(fēng)力機(jī)的葉片在迎風(fēng)方向形狀不對(duì)稱，引起空氣阻力不同，從而產(chǎn)生一個(gè)繞中心軸的不對(duì)稱，引起空氣阻力不同，從而產(chǎn)生一個(gè)繞中心軸的力矩，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。杯式風(fēng)速計(jì)是最簡(jiǎn)單的阻力型垂直力矩，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。杯式風(fēng)速計(jì)是最簡(jiǎn)單的阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)。軸風(fēng)力機(jī)。 第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一、分類一、分類按照空氣動(dòng)力學(xué)按照空氣動(dòng)力學(xué)工作原理分為工作原理分為阻力型阻力型升力型升力型33第四章第

2、四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組屏障平板式風(fēng)力機(jī)屏障平板式風(fēng)力機(jī) 如圖是屏障平板式風(fēng)力機(jī)的葉片轉(zhuǎn)子（風(fēng)輪），在轉(zhuǎn)軸上分布著六個(gè)平板如圖是屏障平板式風(fēng)力機(jī)的葉片轉(zhuǎn)子（風(fēng)輪），在轉(zhuǎn)軸上分布著六個(gè)平板葉片，風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸與地面垂直。當(dāng)風(fēng)吹向風(fēng)葉轉(zhuǎn)子時(shí)，轉(zhuǎn)子并不會(huì)旋轉(zhuǎn)，因?yàn)轱L(fēng)葉片，風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸與地面垂直。當(dāng)風(fēng)吹向風(fēng)葉轉(zhuǎn)子時(shí)，轉(zhuǎn)子并不會(huì)旋轉(zhuǎn)，因?yàn)轱L(fēng)在轉(zhuǎn)子兩側(cè)的阻力相同在轉(zhuǎn)子兩側(cè)的阻力相同44第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組屏障平板式風(fēng)力機(jī)屏障平板式風(fēng)力機(jī) 如果在軸的一側(cè)裝上擋風(fēng)的屏障，在擋風(fēng)屏障一側(cè)的風(fēng)將繞屏障外面通過，不如果在軸的一側(cè)裝上擋風(fēng)的屏障，在擋風(fēng)屏障一側(cè)的風(fēng)將繞屏障外面通過

3、，不對(duì)葉片產(chǎn)生推力；而另一側(cè)接受風(fēng)的推力，葉片轉(zhuǎn)子就會(huì)旋轉(zhuǎn)。對(duì)葉片產(chǎn)生推力；而另一側(cè)接受風(fēng)的推力，葉片轉(zhuǎn)子就會(huì)旋轉(zhuǎn)。55第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組屏障平板式風(fēng)力機(jī)屏障平板式風(fēng)力機(jī)66第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組屏障平板式風(fēng)力機(jī)屏障平板式風(fēng)力機(jī) 當(dāng)風(fēng)向變化時(shí)，為了保證屏障總在轉(zhuǎn)子逆風(fēng)一面，屏障必須是可繞軸旋轉(zhuǎn)當(dāng)風(fēng)向變化時(shí)，為了保證屏障總在轉(zhuǎn)子逆風(fēng)一面，屏障必須是可繞軸旋轉(zhuǎn)的。在屏障后側(cè)裝上尾舵。安有尾舵的屏障可保證在任何風(fēng)向下葉片轉(zhuǎn)子都朝的。在屏障后側(cè)裝上尾舵。安有尾舵的屏障可保證在任何風(fēng)向下葉片轉(zhuǎn)子都朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。77第四章第四章

4、垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 屏障平板式風(fēng)力機(jī)對(duì)風(fēng)的利用效率不高，在葉尖速比為屏障平板式風(fēng)力機(jī)對(duì)風(fēng)的利用效率不高，在葉尖速比為0.2至至0.6時(shí)出力最時(shí)出力最大。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，增速箱與發(fā)電機(jī)可安裝在地面，方便安裝維護(hù)，適合在小大。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，增速箱與發(fā)電機(jī)可安裝在地面，方便安裝維護(hù)，適合在小型風(fēng)電應(yīng)用。型風(fēng)電應(yīng)用。88第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī) 如圖是平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)的葉片，在葉片一邊有軸，把如圖是平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)的葉片，在葉片一邊有軸，把6個(gè)葉片裝在風(fēng)輪個(gè)葉片裝在風(fēng)輪支架上，葉片可繞葉片軸旋轉(zhuǎn)，在風(fēng)輪支架上有擋桿限止葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)

5、角度。風(fēng)支架上，葉片可繞葉片軸旋轉(zhuǎn)，在風(fēng)輪支架上有擋桿限止葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。風(fēng)輪支架中心是風(fēng)輪軸。輪支架中心是風(fēng)輪軸。99第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 當(dāng)風(fēng)吹向風(fēng)葉轉(zhuǎn)子時(shí)，在上側(cè)的葉片順風(fēng)擺動(dòng)，對(duì)風(fēng)不產(chǎn)生阻力；在下側(cè)當(dāng)風(fēng)吹向風(fēng)葉轉(zhuǎn)子時(shí)，在上側(cè)的葉片順風(fēng)擺動(dòng)，對(duì)風(fēng)不產(chǎn)生阻力；在下側(cè)的葉片在風(fēng)力作用下，轉(zhuǎn)向擋桿限定的位置，并繼續(xù)受到風(fēng)力的作用，于是風(fēng)的葉片在風(fēng)力作用下，轉(zhuǎn)向擋桿限定的位置，并繼續(xù)受到風(fēng)力的作用，于是風(fēng)輪就旋轉(zhuǎn)起來(lái)。輪就旋轉(zhuǎn)起來(lái)。1010第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組1111第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)平板擺

6、轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)在較低風(fēng)速時(shí)力機(jī)在較低風(fēng)速時(shí)也能旋轉(zhuǎn)，能較好也能旋轉(zhuǎn)，能較好的利用風(fēng)的阻力，的利用風(fēng)的阻力，在阻力型風(fēng)力機(jī)中在阻力型風(fēng)力機(jī)中效率算高的，在葉效率算高的，在葉尖速比尖速比值為值為0.2至至0.6時(shí)出力最大，時(shí)出力最大，增速箱與發(fā)電機(jī)可增速箱與發(fā)電機(jī)可安裝在地面，方便安裝在地面，方便安裝維護(hù)。機(jī)械磨安裝維護(hù)。機(jī)械磨損與噪聲是平板擺損與噪聲是平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)的缺點(diǎn)轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)的缺點(diǎn)，但隨著材料與結(jié)，但隨著材料與結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，可在中構(gòu)的改進(jìn)，可在中小型風(fēng)力機(jī)中得到小型風(fēng)力機(jī)中得到應(yīng)用。應(yīng)用。1212第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)杯式風(fēng)力機(jī)風(fēng)杯式風(fēng)力機(jī)1313第四章第四章 垂

7、直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 利用葉片在順風(fēng)和逆風(fēng)時(shí)受風(fēng)面形狀不同而產(chǎn)生不利用葉片在順風(fēng)和逆風(fēng)時(shí)受風(fēng)面形狀不同而產(chǎn)生不同的阻力系數(shù)，來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的風(fēng)力機(jī)。同的阻力系數(shù)，來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的風(fēng)力機(jī)。112TSVC逆風(fēng)阻力：逆風(fēng)阻力：其中空氣密度 S風(fēng)輪迎風(fēng)面積 V來(lái)流風(fēng)速 C空氣動(dòng)力系數(shù)1414第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以半球?yàn)槔?dāng)風(fēng)吹到半球凹面一側(cè)，以半球?yàn)槔?，?dāng)風(fēng)吹到半球凹面一側(cè)，c c值為值為1.331.33，當(dāng)風(fēng)，當(dāng)風(fēng)吹到半球凸面一側(cè)時(shí)，吹到半球凸面一側(cè)時(shí)，c c值為值為0.340.34。對(duì)于柱面，當(dāng)風(fēng)吹向凹。對(duì)于柱面，當(dāng)風(fēng)吹向凹面和凸面時(shí)，系數(shù)面和凸面時(shí)，

8、系數(shù)c c分別為分別為2.32.3和和1.21.2。由于組成風(fēng)輪的葉片。由于組成風(fēng)輪的葉片不對(duì)稱性和空氣阻力的差異，風(fēng)對(duì)風(fēng)輪的作用就形成了繞不對(duì)稱性和空氣阻力的差異，風(fēng)對(duì)風(fēng)輪的作用就形成了繞轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動(dòng)力偶，整個(gè)風(fēng)輪隨即轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動(dòng)力偶，整個(gè)風(fēng)輪隨即轉(zhuǎn)動(dòng)。1515第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)杯式風(fēng)力機(jī)風(fēng)杯式風(fēng)力機(jī)1616 S S型的型的SavoniusSavonius風(fēng)力機(jī)風(fēng)力機(jī) S S型風(fēng)力機(jī)是阻力型風(fēng)力機(jī)中的經(jīng)典型式，當(dāng)風(fēng)吹向型風(fēng)力機(jī)是阻力型風(fēng)力機(jī)中的經(jīng)典型式，當(dāng)風(fēng)吹向葉輪時(shí)，由于葉片迎風(fēng)面形狀不同，有葉輪時(shí)，由于葉片迎風(fēng)面形狀不同，有F F1 1 F F2 2，產(chǎn)生力矩，產(chǎn)生力矩M M，驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪做逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪做逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)( (俯視情況下俯視情況下) )。 S型風(fēng)力機(jī)外形第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組1717第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組1818第四章第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組某風(fēng)力機(jī)的性能曲線某風(fēng)力機(jī)的性能曲線 阻力型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)阻力型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)較低，故很少用于發(fā)電。轉(zhuǎn)速?zèng)Q定較低，故很少用于發(fā)電。轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了輸出功率的大小，風(fēng)輪只有在最了輸出功率的大小，風(fēng)輪只有在最佳轉(zhuǎn)速下才能獲得最佳風(fēng)力機(jī)輸出佳轉(zhuǎn)速下才能獲得最佳風(fēng)力機(jī)輸出功率，如圖所示，給