垂直轴风力发电原理介绍实用教案

1、1垂直轴风力机的类型垂直轴风力机的类型(lixng)(lixng) 1 1、阻力型垂直轴风力机、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，从而产生一个称，引起空气阻力不同，从而产生一个(y (y )绕中心轴绕中心轴的力矩，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。风力机。 第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电机发电机组组一、分类一、分类按照空气动力学工按照空气动力学工作原理分为作原理分为阻力型阻力型升力型升力型第

2、1页/共36页第一页，共37页。2第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电机发电机组组垂直轴风力机的类型垂直轴风力机的类型(lixng)(lixng)1.1 1.1 阻力阻力(zl)(zl)差型垂直轴风力机差型垂直轴风力机定义定义：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。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设叶片叶尖的线速度为V V，风速为，风速为V V1 1，叶，叶片表面积为片表面积为A A，则风作用于叶片凹形面，则风作用于叶片凹形面的阻力为：的阻力为：2111)

3、(21vvACTT逆风阻力：逆风阻力：2122)(21vvACTT式中：式中：C CT1T1、C CT2T2为凹面和凸面的阻力系数为凹面和凸面的阻力系数第2页/共36页第二页，共37页。3第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电发电机组机组垂直轴风力机的类型垂直轴风力机的类型(lixng)(lixng)vvvCvvCAPTT)()(21212211假定假定CT1CT1、CT2CT2为常数时，则可得到风杯式风轮为常数时，则可得到风杯式风轮(fn(fn ln) ln)的功率输出：的功率输出：则风能利用系数为：则风能利用系数为：AvvvvCTvvCTAPPCP31022)1(2

4、2)1( 12第3页/共36页第三页，共37页。4第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电发电机组机组垂直轴风力机的类型垂直轴风力机的类型(lixng)(lixng) 与平板式垂直轴风力机类似与平板式垂直轴风力机类似(li s)，当，当 时，时，CP取最大值。通过计算求得，当取最大值。通过计算求得，当 0) 1/(vvddCP)( 3)( 3)(4)(2212121211TTTTTTTTCCCCCCCCvv可取得最大风能利用系数。可取得最大风能利用系数。第4页/共36页第四页，共37页。5第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发发电机组电机组垂直轴风力

5、机的类型垂直轴风力机的类型(lixng)(lixng) 阻力差型风力机也属于阻力型风力机，其叶片在空气阻力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的推动下旋转，且最佳叶尖速比位于0101范围内。通过功率计范围内。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利用增大叶片的顺风阻力系数(xsh)(xsh)或者减少逆风阻力系或者减少逆风阻力系数数(xsh)(xsh)。通常有以下典型结构：半球形叶片，。通常有以下典型结构：半球形叶片，CT1CT1达，达，CT2C

6、T2仅为；半圆柱形叶片的仅为；半圆柱形叶片的CT1CT1达，而达，而CT2CT2仅为。仅为。第5页/共36页第五页，共37页。61.2 S1.2 S型的型的SavoniusSavonius风力机风力机 S S型风力机是阻力型风力机中的经典型式，当风吹向叶型风力机是阻力型风力机中的经典型式，当风吹向叶轮时，由于轮时，由于(yuy)(yuy)叶片迎风面形状不同，有叶片迎风面形状不同，有F1 F2F1 F2，产，产生力矩生力矩M M，驱动风轮做逆时针方向旋转，驱动风轮做逆时针方向旋转( (俯视情况下俯视情况下) )。 S型风力机外形(wi xn)第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fng

7、l)发电机发电机组组垂直轴风力机的类型垂直轴风力机的类型第6页/共36页第六页，共37页。7置于速度为置于速度为v v的风中的风力机，在风速的风中的风力机，在风速v v作用下，凹叶作用下，凹叶片以速度片以速度u u被推向后方运动，那么叶片处的相对风速可表示被推向后方运动，那么叶片处的相对风速可表示(biosh)(biosh)为为v-uv-u，而凸叶片的相对风速为，而凸叶片的相对风速为v+uv+u，叶片所受，叶片所受阻力阻力F1F1、 F2 F2如下：如下： 阻力(zl)型风力机受力模型2112dFvuAC2212dFvuAC风力机的功率风力机的功率P P等于阻力等于阻力F F与风力机叶片受推力

8、产生与风力机叶片受推力产生(chnshng)(chnshng)的速度的速度u u之积：之积： 22121122ddPFF uACvuuACvuu由于由于C Cd d CCd d，vuvu，省去式中的后，省去式中的后一项：一项：212dPACvuu第七章第七章 垂直轴风力发电机组垂直轴风力发电机组第7页/共36页第七页，共37页。802/30取风速取风速(fn(fn s) s)减少率减少率 可得可得 ： 其中其中E E为输入为输入(shr)(shr)风能，令风能，令 即：即： 表明叶片没有表明叶片没有(mi yu)(mi yu)做功，所以：做功，所以： 2223312112dpddACvuuvu

9、uPCCCEvAv0pdCdvuv230dC解得：2max22413327pddCCC1.3dC max5.20.19327PC若若则它可能达到的最大功率系数为则它可能达到的最大功率系数为 第七章第七章 垂直轴风力发电机组垂直轴风力发电机组第8页/共36页第八页，共37页。9第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电发电机组机组垂直轴风力机的类型垂直轴风力机的类型(lixng)(lixng)某风力机的性能某风力机的性能(xngnng)曲线曲线 阻力型风力机的风能利用系数较低，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故很少用于发电。转速决定了输出功率

10、的大小，风轮只有在最佳转速下才能获的大小，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，叶尖速比的关系曲线。图中可以看出，叶尖速比为时，输出功率最大；叶尖速比为高比为时，输出功率最大；叶尖速比为高效运行区域。效运行区域。第9页/共36页第九页，共37页。10二、升力型垂直轴风力机二、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主要指法国的科学家达里厄发明的达里厄式风轮(fn(fn ln)ln)。风轮。风轮(fn(fn ln) ln)由

11、固定的数枚叶片组成，绕垂由固定的数枚叶片组成，绕垂直轴旋转。直轴旋转。 第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电发电机组机组 达里厄风力发电机组可分为直叶片和弯叶片两种，叶达里厄风力发电机组可分为直叶片和弯叶片两种，叶片的翼形剖面片的翼形剖面(pumin)(pumin)多为对称翼形，其中以多为对称翼形，其中以H H型和型和型风力机组最为典型。型风力机组最为典型。垂直轴风力机的类型垂直轴风力机的类型第10页/共36页第十页，共37页。11升力(shn l)型风力机工作原理 来流风速来流风速v v是恒定的，风轮运转是恒定的，风轮运转中该横截面各翼型的切向速度中该横截面各翼型的

12、切向速度u u的大的大小相等，而方向不同，它们与相对速小相等，而方向不同，它们与相对速度度w w一起构成了各翼型的速度三角形。一起构成了各翼型的速度三角形。w w与叶片弦线的夹角是有效攻角。对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，在其它近似平行的位置外，在其它(qt)(qt)方位的气动力都产生一个驱动风轮旋方位的气动力都产生一个驱动风轮旋转的力矩。转的力矩。 第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发发电机组电机组垂直轴风力机的类型垂直轴风

13、力机的类型第11页/共36页第十一页，共37页。12垂直轴风力发电机组垂直轴风力发电机组(jz)(jz)同水平轴机组同水平轴机组(jz)(jz)一样，一样，也主要由风力机、齿轮箱、发电机等组成。也主要由风力机、齿轮箱、发电机等组成。 (a)结构(jigu)简图 (b) 实际机组垂直轴风力发电机组第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电机发电机组组第12页/共36页第十二页，共37页。13第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电机发电机组组垂直轴风力机的类型垂直轴风力机的类型(lixng)(lixng) 左图给出了达里厄风轮单叶左图给出了达里厄风轮单叶

14、片在宣州一周内各部位角度的力片在宣州一周内各部位角度的力矩系数。从图中可以看出，不同矩系数。从图中可以看出，不同位置具有不同的速度三角形，且位置具有不同的速度三角形，且叶片在绝大部分区域所受的空气叶片在绝大部分区域所受的空气动力将产生一个正的驱动动力将产生一个正的驱动(q (q dndn) )转矩，只有在转矩，只有在9090和和270270附近，翼型的弦线与风向平行时，附近，翼型的弦线与风向平行时，阻力和升力比值交大，表现为负阻力和升力比值交大，表现为负转矩，降低了风能利用系数。转矩，降低了风能利用系数。第13页/共36页第十三页，共37页。14第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(

15、fngl)发电发电机组机组垂直轴风力机的类型垂直轴风力机的类型(lixng)(lixng)左图给出了两叶片和三叶片左图给出了两叶片和三叶片的达里厄风力机的力矩系数的达里厄风力机的力矩系数随转角变化的曲线图。图中随转角变化的曲线图。图中可以看出可以看出(kn ch)，在叶片，在叶片力矩的叠加下，叶片的力矩力矩的叠加下，叶片的力矩系数与单叶片产生较大的区系数与单叶片产生较大的区别，三叶篇产生的总力矩系别，三叶篇产生的总力矩系数很少有负力矩产生，随着数很少有负力矩产生，随着叶尖速比的增加而越加明显。叶尖速比的增加而越加明显。第14页/共36页第十四页，共37页。15优点优点 1 1）寿命长，易维护安

16、装）寿命长，易维护安装 叶片叶片(ypin)(ypin)在旋转过程中由于惯性力与重力的方向在旋转过程中由于惯性力与重力的方向恒定，因此疲劳寿命长；可以放在风轮下部很远甚至在地面恒定，因此疲劳寿命长；可以放在风轮下部很远甚至在地面上，便于安装与维护。上，便于安装与维护。2 2）利于环保）利于环保 水平轴风轮的尖速比一般在水平轴风轮的尖速比一般在510,510,这样的低转速产生的气这样的低转速产生的气动噪声很小，甚至可以达到静音的效果。低噪音和美观外形动噪声很小，甚至可以达到静音的效果。低噪音和美观外形等多种优点是水平轴风力发电机难以比拟的。等多种优点是水平轴风力发电机难以比拟的。三、垂直轴风力机

17、的特点三、垂直轴风力机的特点(tdin)第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发发电机组电机组垂直轴风力机的类型垂直轴风力机的类型第15页/共36页第十五页，共37页。163 3）无需偏航对风）无需偏航对风 不需要迎风调节系统不需要迎风调节系统(xtng),(xtng),可以接受任何方向来可以接受任何方向来风风, , 吸收任意方向来的风能量，主轴永远向设计方向转动。吸收任意方向来的风能量，主轴永远向设计方向转动。这样使结构设计简化，构造紧凑，活动部件少于水平轴风这样使结构设计简化，构造紧凑，活动部件少于水平轴风力机，提高了可靠性。力机，提高了可靠性。4 4）叶片制造工艺简单

18、）叶片制造工艺简单 可以设计成低转速多叶片构造可以设计成低转速多叶片构造, ,这将大大地降低风力机这将大大地降低风力机对于叶片材质的要求。不单如此，叶片是以简支梁或多跨对于叶片材质的要求。不单如此，叶片是以简支梁或多跨连续梁的力学模型架设在风力机的转子上的，这有利于降连续梁的力学模型架设在风力机的转子上的，这有利于降低对于风力机材质的要求。低对于风力机材质的要求。第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电发电机组机组垂直轴风力机的类型垂直轴风力机的类型(lixng)(lixng)第16页/共36页第十六页，共37页。17缺点缺点 1 1）风能利用率）风能利用率 S S型风力

19、发电机型风力发电机, ,理想状态下的风能利用系数为理想状态下的风能利用系数为15%15%左右左右, ,而达里而达里厄型风力发电机在理想状态下的风能利用系数也不到厄型风力发电机在理想状态下的风能利用系数也不到40%40%。其他结。其他结构形式构形式(xngsh)(xngsh)的垂直轴风力发电机的风能利用系数也较低。的垂直轴风力发电机的风能利用系数也较低。2 2）起动风速）起动风速 起动性能差起动性能差, ,特别对于达里厄式特别对于达里厄式型风轮型风轮, ,完全没有自启动能力完全没有自启动能力, , 并且调速、限速困难，这是限制垂直轴风力发电机应用的一个重要并且调速、限速困难，这是限制垂直轴风力发

20、电机应用的一个重要原因。原因。第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电发电机组机组垂直轴风力机的类型垂直轴风力机的类型(lixng)(lixng)第17页/共36页第十七页，共37页。18第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电发电机组机组一、均匀一、均匀(jnyn)流管流管理论理论 均匀流管理论即认为风速均匀不变的穿过风轮，在风均匀流管理论即认为风速均匀不变的穿过风轮，在风轮尾流风速也保持均匀不变。但风作用在风轮上，风轮轮尾流风速也保持均匀不变。但风作用在风轮上，风轮获得风能的同时，也对风产生反作用。研究精度不高。获得风能的同时，也对风产生反作用。

21、研究精度不高。第18页/共36页第十八页，共37页。19第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发发电机组电机组二、单一二、单一(dny)流管流管理论理论单一流管理论将升力型风轮前后流场看作是一个流管。单一流管理论将升力型风轮前后流场看作是一个流管。第19页/共36页第十九页，共37页。20第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电机发电机组组 当风速为当风速为VV，在风轮的作用下，风轮内风速变为，在风轮的作用下，风轮内风速变为VmVm；当风；当风穿过穿过(chun (chun u)u)风轮后尾流的风速为风轮后尾流的风速为VnVn。如果风轮旋转面内。如果风

22、轮旋转面内气流的诱导系数用气流的诱导系数用a a表示，则风速表示，则风速VmVm表示为：表示为：)1 (avvm风轮上的阻力风轮上的阻力F Fx x为：为：FXXACvF221联合上述两式可求得诱导系数联合上述两式可求得诱导系数a a为：为：)11 (21FXCa其中，其中，C CFXFX为阻力系数为阻力系数第20页/共36页第二十页，共37页。21第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电发电机组机组 为求解阻力系数为求解阻力系数CFXCFX，定义气流通过叶片，定义气流通过叶片(ypin)(ypin)时时的相对速度为的相对速度为VRVR，来流风速为，来流风速为VV，旋转半

23、径为，旋转半径为R R，旋转角速，旋转角速度为度为，风速与固定叶片，风速与固定叶片(ypin)(ypin)支架角度为支架角度为，叶片，叶片(ypin)(ypin)安装角为安装角为，叶片，叶片(ypin)(ypin)入流角为入流角为，叶片，叶片(ypin)(ypin)迎角为迎角为。且定义无量纲参。且定义无量纲参数数 ， 。VVVRR/)1/(*a)sin21 (2*22VVR2*sin21)1 (aVR第21页/共36页第二十一页，共37页。22第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发发电机组电机组 设升力系数为设升力系数为CLCL，阻力，阻力(zl)(zl)系数为系数为CD

24、CD，叶片个数为，叶片个数为n n，叶片长为叶片长为lblb，对叶片旋转一周积分可得各阻力，对叶片旋转一周积分可得各阻力(zl)(zl)系数系数为：为：dCCVnlCFtFnRbFX)sincos(420sinDLFnCconCCsinDLFtCconCC可求得诱导系数可求得诱导系数a a为：为：dCCVCnlbaFtFnRFX)sincos()11 (8202第22页/共36页第二十二页，共37页。23第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电机发电机组组 利用利用(lyng)(lyng)诱导系数诱导系数a a的计算式、相对流入速度的计算式、相对流入速度及表征空气动力学特

25、性的及表征空气动力学特性的3 3个系数：升力系数个系数：升力系数CLCL、阻力系、阻力系数数CDCD和扭矩系数和扭矩系数CMCM，求得力矩系数，求得力矩系数CTCT：202)cossin(4dlCCCVnlCbMDLRbT 作用于叶片的力矩系数作用于叶片的力矩系数C CT T是由作用于叶片上的力矩是由作用于叶片上的力矩来定义的，其中，来定义的，其中，R R为风轮的旋转半径。为风轮的旋转半径。TBARCvT21ARvTCBT221第23页/共36页第二十三页，共37页。24第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发发电机组电机组 因此，风力机风轮组合力矩因此，风力机风轮组合力矩

26、(l j)(l j)为叶片和支架力矩为叶片和支架力矩(l (l j)j)之和之和T=TB+TZT=TB+TZ，风力机风轮的风能利用系数可以利用合力矩，风力机风轮的风能利用系数可以利用合力矩(l j)(l j)计算为：计算为：PACvP321)(ZTPCCC 在风轮旋转时，除了叶片上作用有力矩外，支架也产生在风轮旋转时，除了叶片上作用有力矩外，支架也产生力矩，用力矩，用T TZ Z表示。其定义与叶片力矩一样，表示为：表示。其定义与叶片力矩一样，表示为：ZZARCvT21ARvTCZT221第24页/共36页第二十四页，共37页。25第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电发

27、电机组机组一、叶片一、叶片(ypin)的的实度实度1.1.定义：叶片弦长之和与风轮旋转半径定义：叶片弦长之和与风轮旋转半径R R的圆周长之比。的圆周长之比。Rnc2第25页/共36页第二十五页，共37页。26第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发发电机组电机组2 2、叶片实度对风轮性能、叶片实度对风轮性能(xngnng)(xngnng)的影响的影响 左图为叶片实度对风能利左图为叶片实度对风能利用系数的影响。从图中可以用系数的影响。从图中可以看出，当实度增加时，风轮看出，当实度增加时，风轮获得的最大功率的叶尖速比获得的最大功率的叶尖速比变小；相反实度减小时，风变小；相反实度

28、减小时，风轮获得最大风能利用系数的轮获得最大风能利用系数的叶尖速比系数增加。叶尖速比系数增加。第26页/共36页第二十六页，共37页。27第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电机发电机组组 从图中还可以看出，叶从图中还可以看出，叶片实度减小，在最佳叶尖速片实度减小，在最佳叶尖速比附近，风轮风能利用系数比附近，风轮风能利用系数CPCP值也较高；相反，叶片实值也较高；相反，叶片实度增加后，随叶尖速比附近度增加后，随叶尖速比附近的高的高CPCP值范围值范围(fnwi)(fnwi)变变窄。窄。 根据此规律，为了改善根据此规律，为了改善升力性垂直轴风轮的起动性升力性垂直轴风轮的起

29、动性能，可以适当增加实度。能，可以适当增加实度。第27页/共36页第二十七页，共37页。28第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发发电机组电机组一、垂直轴风力机的叶片翼型必须具有一、垂直轴风力机的叶片翼型必须具有(jyu)的特性的特性1.1.较大的升力系数；较大的升力系数；2.2.较小的阻力系数；较小的阻力系数；3.3.阻力系数要对称于零升力角；阻力系数要对称于零升力角；4.4.负的纵向摇动力矩系数大。负的纵向摇动力矩系数大。二、垂直轴风力机的主要翼型二、垂直轴风力机的主要翼型 目前为止用于目前为止用于VAWTVAWT上的翼型主要有上的翼型主要有NACA0018NACA0

30、018、NACA0015NACA0015、NACA0012NACA0012、SNLZSNLZ和和S S系列翼型。系列翼型。第28页/共36页第二十八页，共37页。29第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电发电机组机组 左图给出了加拿大左图给出了加拿大DominingDomining制铝公司制铝公司(DAF(DAF）建造的商用双叶）建造的商用双叶片片(ypin)(ypin)打蛋器形垂直轴风打蛋器形垂直轴风力机，风力赤道直径为，风力最力机，风力赤道直径为，风力最大输出功率为大输出功率为6.1kW,6.1kW,在在8m/s8m/s风速风速下为。主要由叶片下为。主要由叶片(yp

31、in)(ypin)、主轴、增速器、联轴器、制动器、主轴、增速器、联轴器、制动器、发电机、塔架、拉索和控制盘等发电机、塔架、拉索和控制盘等组成。组成。第29页/共36页第二十九页，共37页。30第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电发电机组机组与水平轴风轮相比，垂直轴风轮的空气动力学特性有本质与水平轴风轮相比，垂直轴风轮的空气动力学特性有本质区别。最佳风能利用系数在相对较低的叶尖速比下获得。区别。最佳风能利用系数在相对较低的叶尖速比下获得。还有几个其他方面表明还有几个其他方面表明VAWTVAWT优于现在的优于现在的HAWTHAWT技术：技术：1.1.噪声噪声(zoshng

32、)(zoshng)。2.2.鸟类。鸟类。3.3.人工安全性。人工安全性。4.4.维护成本。维护成本。5.5.审美。审美。6.6.容易安装。容易安装。第30页/共36页第三十页，共37页。31第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电发电机组机组 垂直轴风力机尽管具有许多水平轴风力机不具备的优垂直轴风力机尽管具有许多水平轴风力机不具备的优点，但也存在一些难以解决的技术难题：点，但也存在一些难以解决的技术难题：1.1.达里厄垂直轴风力机不能变桨，起动达里厄垂直轴风力机不能变桨，起动(q dn(q dn) )较为困较为困难。难。2.2.达里厄垂直轴风力机的风能效率仍然低于水平轴风

33、力机达里厄垂直轴风力机的风能效率仍然低于水平轴风力机 的效率。的效率。3.3.打蛋形达里厄叶片的各部位距转动中心的半径不同，难打蛋形达里厄叶片的各部位距转动中心的半径不同，难以做到按不同风速变换叶片攻角和叶片弦长。以做到按不同风速变换叶片攻角和叶片弦长。4.4.垂直轴风力机的轴较长，在加工和制造上较为困难。垂直轴风力机的轴较长，在加工和制造上较为困难。5.5.垂直轴风力机的转速和功率控制较水平轴的难以实现。垂直轴风力机的转速和功率控制较水平轴的难以实现。6.6.垂直轴风力机叶轮靠地面较近，受剪切风的影响较大。垂直轴风力机叶轮靠地面较近，受剪切风的影响较大。第31页/共36页第三十一页，共37页

34、。32第七章第七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电机发电机组组与水平轴风轮相比，垂直轴风轮的空气动力学特性有本质区别。最与水平轴风轮相比，垂直轴风轮的空气动力学特性有本质区别。最佳风能利用系数在相对较低的叶尖速比下获得。佳风能利用系数在相对较低的叶尖速比下获得。还有几个其他还有几个其他(qt)(qt)方面表明方面表明VAWTVAWT优于现在的优于现在的HAWTHAWT技术：技术：1.1.噪声。噪声。2.2.鸟类。鸟类。3.3.人工安全性。人工安全性。4.4.维护成本。维护成本。5.5.审美。审美。6.6.容易安装。容易安装。第32页/共36页第三十二页，共37页。33第七章第

35、七章 垂直轴风力垂直轴风力(fngl)(fngl)发电机发电机组组1.1.风能风能(fn(fn nn nn) )大小与哪些因素有关系？大小与哪些因素有关系？答：风能答：风能(fn(fn nn nn) )大小与气流通过的扫风面积、空大小与气流通过的扫风面积、空气密度和气流的速度有关系。气密度和气流的速度有关系。2.2.简述失速控制型风轮的优缺点。简述失速控制型风轮的优缺点。答：优点。（答：优点。（1 1）叶片与轮毂之间无运动部件，轮毂结构）叶片与轮毂之间无运动部件，轮毂结构简单、费用低；（简单、费用低；（2 2）没有功率调节系统的维护费；（）没有功率调节系统的维护费；（3 3）在）在失速后功率的波动相对小。失速后功率的波动相对小。缺点缺点：（：（1 1）气动刹车系统可靠性设计和制造要求高；（气动刹车系统