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2012-08-15 來(lái)源:上海麟風(fēng)能科技有限公司 瀏覽數(shù):3159
差的缺點(diǎn),將阻力型的薩窩紐斯型風(fēng)輪置于Φ 形直葉片中間,利用薩窩紐斯型風(fēng)輪啟動(dòng)力矩大的特點(diǎn)來(lái)彌補(bǔ)Φ 形直葉片啟動(dòng)性能差的缺點(diǎn)。從氣動(dòng)性能上分析,這種布局方式確實(shí)能極大地改善風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)性能,但是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí),阻力型風(fēng)輪會(huì)產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)方向相反的負(fù)力矩,減小整個(gè)風(fēng)輪的力矩;同時(shí),由于阻力型風(fēng)輪的存在,會(huì)對(duì)其中的流場(chǎng)形成阻塞效應(yīng),極大地破壞整個(gè)Φ 形直葉片內(nèi)部的流場(chǎng),從而使得葉片產(chǎn)生的升力大大減小,降低風(fēng)輪的效率。因此,這種布局方式除了能改善風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)性能外,反而會(huì)大大降低整個(gè)風(fēng)輪的效率,是舍本逐末的方法。
H 形直葉片:這種葉片形式需要單獨(dú)地支持翼與旋轉(zhuǎn)主軸相連,如圖6 所示,相對(duì)于Φ 形直葉片來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)要復(fù)雜,但是這種形式帶來(lái)的好處是顯而易見(jiàn)的:葉片主要承受正壓力,基本不受剪切力,受力狀況大大改善。同時(shí),由于葉片不需要考慮彎曲,實(shí)度比可以做的比較大,安裝角度也很好控制,這樣啟動(dòng)性能要比采用Φ 形直葉片的風(fēng)力發(fā)電機(jī)好的多。采用H 形直葉片還有一個(gè)好處,那就是對(duì)于相同掃風(fēng)面積來(lái)說(shuō),采用H形直葉片的風(fēng)力發(fā)電機(jī)要比采用Φ 形直葉片的旋轉(zhuǎn)主軸短40% 以上,這樣能極大提高整個(gè)風(fēng)輪的穩(wěn)定性。
S 形直葉片:這種葉片形式是在H 形直葉片基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,將H 形直葉片在葉片展長(zhǎng)方向進(jìn)行了彎曲。這樣能夠改善小實(shí)度比H 形直葉片的啟動(dòng)性能。但是這種葉片形式會(huì)在葉片的展長(zhǎng)方向形成徑向流動(dòng),從而造成壓力損失降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)效率,并且由于葉片呈S 形扭曲,對(duì)于葉片的制造,成本控制以及大型化都是非常不利的。
總之,僅僅從氣動(dòng)性能考慮,H 形直葉片具有良好的啟動(dòng)性能,S 形直葉片次之,Φ 形直葉片最差;H 形直葉片和Φ 形直葉片的效率較高,S 形直葉片的要稍微差一些。如果綜合結(jié)構(gòu),造價(jià)等多方面因素考慮,H 形直葉片和S 形直葉片將是未來(lái)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的發(fā)展方向。
5. 葉片個(gè)數(shù)
垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片個(gè)數(shù)以2~6個(gè)為主,像Φ 形直葉片基本上為2 個(gè)或者3 個(gè),H 形直葉片以3~6 個(gè)為主,S 形直葉片以3 個(gè)為主。葉片個(gè)數(shù)少,尖速比相對(duì)來(lái)說(shuō)高,但是啟動(dòng)力矩太小,存在很多“死點(diǎn)”,不符合現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)展的要求;葉片個(gè)數(shù)太多,啟動(dòng)力矩相應(yīng)會(huì)增大,但是會(huì)降低整個(gè)風(fēng)輪的效率,也是不合適的。從啟動(dòng)性能和效率兩方面綜合考慮,對(duì)于直葉片來(lái)說(shuō),葉片個(gè)數(shù)應(yīng)該在4~6 個(gè)之間比較合適;對(duì)于S形葉片來(lái)說(shuō),葉片個(gè)數(shù)應(yīng)該在3~4 個(gè)比較合適。
6. 結(jié)論
本文從多方面對(duì)影響垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)氣動(dòng)性能的因素進(jìn)行了討論。從討論結(jié)果來(lái)看,采用H 型直葉片,4~6 個(gè)葉片的升力型風(fēng)輪,將具有良好的啟動(dòng)性能和發(fā)電效率,是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)
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【延伸閱讀】
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