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1、水平軸與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的不 同在以下幾個(gè)方面：
水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片葉片設(shè) 計(jì),目前普遍采用的是動(dòng)量一葉素理論，主要的方 法有法、法等。但是,由于葉素理論忽略了各葉素 之間的流動(dòng)干擾，同時(shí)在應(yīng)用葉素理論設(shè)計(jì)葉片葉 片時(shí)都忽略了翼型的阻力，這種簡(jiǎn)化處理不可避免 地造成了結(jié)果的不準(zhǔn)確性，這種簡(jiǎn)化對(duì)葉片外形設(shè) 計(jì)的影響較小，但對(duì)風(fēng)輪的風(fēng)能利用率影響較大。 同時(shí)，風(fēng)輪各葉片之間的干擾也十分強(qiáng)烈,整個(gè)流 動(dòng)非常復(fù)雜，如果僅僅依靠葉素理論是完全沒有辦 法得出準(zhǔn)確結(jié)果的。
垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計(jì),以前也是按照 水平軸的設(shè)計(jì)方法，依靠葉素理論來設(shè)計(jì)。由于垂 直軸風(fēng)輪的流動(dòng)比水平
2、軸更加復(fù)雜，是典型的大分 離非定常流動(dòng)，不適合用葉素理論進(jìn)行分析、設(shè)計(jì), 這也是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期得不到發(fā)展的一個(gè) 重要原因。
目前，大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率， 絕大部分是由葉片設(shè)計(jì)方計(jì)算所得，一般在40%以 o如前所述，由于設(shè)計(jì)方法本身的缺陷，這樣計(jì)算 所得的風(fēng)能利用率的準(zhǔn)確性很值得懷疑。當(dāng)然，風(fēng) 電廠的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都會(huì)根據(jù)測(cè)得的風(fēng)速和輸出功 率繪制風(fēng)功率曲線，但是，此時(shí)的風(fēng)速是風(fēng)輪后部 測(cè)風(fēng)儀測(cè)得的風(fēng)速參見，要小于來流風(fēng)速,風(fēng)功率 曲線偏高，必須進(jìn)行修正。應(yīng)用修正方法修正后， 水平軸的風(fēng)能利用率要降低30%?50%。對(duì)于小型 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率，中國(guó)空氣動(dòng)力研 究與發(fā)展
3、中心曾做過相關(guān)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，實(shí)測(cè)的利用 率在23%?29%。
水平軸風(fēng)輪的起動(dòng)性能好已經(jīng)是個(gè)共識(shí)，但是 根據(jù)中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心對(duì)小型水平軸 風(fēng)力發(fā)電機(jī)所做的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來看，起動(dòng)風(fēng)速一般在 4~5m/s之間，最大的居然達(dá)到5.9m/s,這樣的起 動(dòng)性能顯然是不能令人滿意的。垂直軸風(fēng)輪的起動(dòng) 性能差也是目前業(yè)內(nèi)的共識(shí)，特別是對(duì)于式①型風(fēng) 輪,完全沒有自啟動(dòng)能力，這也是限制垂直軸風(fēng)力 發(fā)電機(jī)應(yīng)用的一個(gè)原因。但是,對(duì)于式H型風(fēng)輪,3 所示，卻有相反的結(jié)論。根據(jù)筆者的研究發(fā)現(xiàn)，只要 翼型和安裝角選擇合適，完全能得到相當(dāng)不錯(cuò)的起 動(dòng)性能，通過對(duì)麟風(fēng)P2200垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng) 洞實(shí)驗(yàn)來看,這種式H
4、型風(fēng)輪的起動(dòng)風(fēng)速只需要
2m/s,優(yōu)于上述的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片在旋轉(zhuǎn)一周的過程 中,受慣性力和重力的綜合作用，慣性力的方向是 隨時(shí)變化的，而重力的方向始終不變，這樣葉片所 受的就是一個(gè)交變載荷，這對(duì)于葉片的疲勞強(qiáng)度是 非常不利的。另外，水平軸的發(fā)電機(jī)都置于幾十米 的高空，這給發(fā)電機(jī)的安裝、維護(hù)和檢修帶來了很 多的不便。
垂直軸風(fēng)輪的葉片在旋轉(zhuǎn)的過程中的受力情 況要比水平軸的好的多，由于慣性力與重力的方向 始終不變，所受的是恒定載荷，因此疲勞壽命要比 水平軸風(fēng)輪長(zhǎng)。同時(shí),垂直軸的發(fā)電機(jī)可以放在風(fēng)
輪的下部或是地面，便于安裝和維護(hù)。水平軸與垂 直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電
5、機(jī)的不同在以下幾個(gè)方 面：
水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片葉片設(shè) 計(jì),目前普遍采用的是動(dòng)量一葉素理論，主要的方 法有法、法等。但是,由于葉素理論忽略了各葉素 之間的流動(dòng)干擾，同時(shí)在應(yīng)用葉素理論設(shè)計(jì)葉片葉 片時(shí)都忽略了翼型的阻力，這種簡(jiǎn)化處理不可避免 地造成了結(jié)果的不準(zhǔn)確性，這種簡(jiǎn)化對(duì)葉片外形設(shè) 計(jì)的影響較小，但對(duì)風(fēng)輪的風(fēng)能利用率影響較大。 同時(shí)，風(fēng)輪各葉片之間的干擾也十分強(qiáng)烈,整個(gè)流 動(dòng)非常復(fù)雜，如果僅僅依靠葉素理論是完全沒有辦 法得出準(zhǔn)確結(jié)果的。
垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計(jì),以前也是按照 水平軸的設(shè)計(jì)方法，依靠葉素理論來設(shè)計(jì)。由于垂 直軸風(fēng)輪的流動(dòng)比水平軸更加復(fù)雜，是典型的大分 離非定
6、常流動(dòng)，不適合用葉素理論進(jìn)行分析、設(shè)計(jì), 這也是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期得不到發(fā)展的一個(gè)
重要原因。
目前，大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率， 絕大部分是由葉片設(shè)計(jì)方計(jì)算所得，一般在40%以 上。如前所述，由于設(shè)計(jì)方法本身的缺陷，這樣計(jì)算 所得的風(fēng)能利用率的準(zhǔn)確性很值得懷疑。當(dāng)然，風(fēng) 電廠的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都會(huì)根據(jù)測(cè)得的風(fēng)速和輸出功 率繪制風(fēng)功率曲線，但是，此時(shí)的風(fēng)速是風(fēng)輪后部 測(cè)風(fēng)儀測(cè)得的風(fēng)速參見，要小于來流風(fēng)速,風(fēng)功率 曲線偏高，必須進(jìn)行修正。應(yīng)用修正方法修正后， 水平軸的風(fēng)能利用率要降低30%?50%。對(duì)于小型 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率，中國(guó)空氣動(dòng)力研 究與發(fā)展中心曾做過相關(guān)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，實(shí)
7、測(cè)的利用
率在 23%~29%o
水平軸風(fēng)輪的起動(dòng)性能好已經(jīng)是個(gè)共識(shí)，但是 根據(jù)中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心對(duì)小型水平軸 風(fēng)力發(fā)電機(jī)所做的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來看，起動(dòng)風(fēng)速一般在 4~5m/s之間，最大的居然達(dá)到5.9m/s,這樣的起 動(dòng)性能顯然是不能令人滿意的。垂直軸風(fēng)輪的起動(dòng) 性能差也是目前業(yè)內(nèi)的共識(shí)，特別是對(duì)于式①型風(fēng) 輪,完全沒有自啟動(dòng)能力，這也是限制垂直軸風(fēng)力 發(fā)電機(jī)應(yīng)用的一個(gè)原因。但是,對(duì)于式H型風(fēng)輪,3 所示，卻有相反的結(jié)論。根據(jù)筆者的研究發(fā)現(xiàn)，只要 翼型和安裝角選擇合適，完全能得到相當(dāng)不錯(cuò)的起 動(dòng)性能，通過對(duì)麟風(fēng)P2200垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng) 洞實(shí)驗(yàn)來看,這種式H型風(fēng)輪的起動(dòng)風(fēng)速只需要 2m/s,優(yōu)于上述的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片在旋轉(zhuǎn)一周的過程 中,受慣性力和重力的綜合作用，慣性力的方向是 隨時(shí)變化的，而重力的方向始終不變，這樣葉片所 受的就是一個(gè)交變載荷，這對(duì)于葉片的疲勞強(qiáng)度是 非常不利的。另外，水平軸的發(fā)電機(jī)都置于幾十米 的高空，這給發(fā)電機(jī)的安裝、維護(hù)和檢修帶來了很 多的不便。
水平軸與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的比較
