H型垂直轴风力机设计参数分析研究

小型H型垂直轴风力发电机气动性能分析的开题报告一、研究背景风力发电是一种环保、可再生的清洁能源，而小型H型垂直轴风力发电机具有结构简单、启动风速低、抗风能力强等优点，被广泛应用于各种户外设备中。

然而在一定的风速下，小型H型垂直轴风力发电机效率较低，气动性能研究的不足也是其发展的制约因素之一。

因此，对小型H型垂直轴风力发电机气动性能的分析研究，可以为提高其效率、优化其设计提供有力支撑。

二、研究目的本研究旨在通过理论和数值模拟方法，对小型H型垂直轴风力发电机的气动性能进行分析和研究，探索优化其结构设计和提高其性能的方案。

三、研究内容1. 研究小型H型垂直轴风力发电机的结构特点及工作原理；2. 建立小型H型垂直轴风力发电机的数值模型，仿真计算其气动特性；3. 分析小型H型垂直轴风力发电机的流动场特征、气动力特性等；4. 探索小型H型垂直轴风力发电机的结构优化方案，并仿真计算其性能提高效果。

四、研究方法本研究主要采用理论和数值模拟相结合的方法，具体包括：1. 理论计算和分析：通过数学方法和基本气动原理，分析小型H型垂直轴风力发电机的结构特点和气动性能。

2. 数值模拟：使用计算流体动力学（CFD）方法，建立小型H型垂直轴风力发电机的数值模型，采用标准k-ε湍流模型分析分析流动场特征、气动力特性等。

3. 实验研究：结合理论计算和数值模拟结果，设计并开展小型H型垂直轴风力发电机的实验研究，验证数值结果的可靠性。

五、研究意义本研究将为小型H型垂直轴风力发电机的设计和制造提供理论依据和数值分析结果，可以指导产品优化设计和性能提升，促进其在各个领域的应用和推广，推动清洁能源的普及与发展。

H型垂直轴风机参数对性能的影响H型垂直轴风机是一种新型的环保能源风机，在实际应用中，其性能因素的不同参数会对其整体性能产生影响。

本文将对H型垂直轴风机参数对性能的影响进行论述，并提出相应的分析和改进措施。

1.桨叶形状H型垂直轴风机桨叶的形状是影响其性能因素的重要参数之一。

桨叶的弯曲度、扭曲度、叶片面积、叶片倾角等都会影响风机叶片的力和转矩。

一般而言，桨叶弯曲度较大时，风机的起动转矩会减小，但桨叶扭曲度也应适当增加。

提高扭曲度可以使桨叶在转动过程中更好地适应风向变化，降低风能损失。

因此，在设计H型垂直轴风机时，应结合实际需要和使用环境合理选择桨叶形状。

2.叶片材料H型垂直轴风机叶片材料对其性能有着重要的影响。

叶片材料的选择应考虑多方面因素，比如强度、韧性、耐腐蚀性、自重等。

常见的叶片材料有纤维增强塑料、碳纤维材料、铝合金等。

选择合适的材料不仅能保证风机的耐用性和安全性，还能提高风机的性能。

3.桨叶角度桨叶角度是H型垂直轴风机的另一个影响其性能的参数。

适当调整桨叶角度可以提高叶片的气动效率，减小阻力损失。

但是，桨叶角度过大或过小都会影响风机的性能，导致风机转速过低或功率不足。

因此，在设计风机时应合理确定桨叶角度。

4.转子直径转子直径是H型垂直轴风机的重要参数之一，对其性能有明显影响。

转子直径较大时，风能利用率高，风机起动转矩小，稳定性好。

但同时也会增加风机自重和成本。

反之，转子直径较小时，风能损失较大，起动转矩大，但风机成本较低。

因此，在设计风机时应根据实际需要和使用环境合理选择转子直径。

5.桨叶数量桨叶数量是H型垂直轴风机另一个影响其性能的重要参数。

桨叶数量的选择要考虑到风机转速、风能利用率、起动转矩等各项因素。

一般来说，桨叶数量越多，风机转速越低，但风能利用率和稳定性越好。

相反，桨叶数量越少，风机转速越高，但风能利用率和稳定性越差。

因此，在设计风机时应综合考虑各方面因素，合理选择桨叶数量。

综上所述，H型垂直轴风机的性能因素受到多个参数的影响。

可再主能源Renewable Energy Resources第39卷第5期2021年5月Vol.39 No.5May 2021折叠式H 型垂直轴风力机设计与分析戴成军迅许波峰迅 汪亚洲2,王海良3,林世发2,蔡 新2(1.河海大学能源与电气学院，江苏南京210000 ； 2.河海大学江苏省风电机组结构工程研究中心，江苏南京210000 ； 3.新兴际华科技发展有限公司，北京100070)摘 要：轻便的风力机可以在野外环境下满足人们活动和生存的电源需求。

文章针对便携可折叠需求，提出 了一种便携折叠式H 型垂直轴风力机。

对风力机风轮参数和折叠机构进行了设计，采用双致动盘多流管模型对比分析了采用不同翼型的叶片气动性能，确定较优翼型。

运用双致动盘多流管模型算法计算叶片的极限载 荷，求解采用不同材料时叶片的重量，寻求适合便携式风力机叶片的材料。

对极限载荷作用下的折叠机构连接杆 进行静力学分析，保证风力机结构的设计安全性。

静力学分析结果表明:采用NACA0018翼型的叶片气动性能更优;材料选择PEEKST45CA30时，叶片重量最轻;在极限载荷作用下，设计的折叠机构连接杆满足安全要求。

关键词：垂直轴风力机；折叠；结构设计；气动性能；强度分析中图分类号：TK83 文献标志码：A 文章编号：1671-5292(2021)05-0637-060引言风能是一种洁净无污染、具有大规模发展潜 力的可再生能源。

按照发电机主轴方向进行分类，风力机可分为水平轴和垂直轴两种。

与水平轴风 力机相比,垂直轴风力机具有无需对风偏航、噪声低、制造和维护成本低等优点，是该领域的主要研 究方向。

垂直轴风力机分为升力型和阻力型两种， 与阻力型垂直轴风力机相比，升力型垂直轴风力机主要是利用翼型产生的升力做功，其启动力矩 较小、风能利用系数较大、安装简单、结构稳定叫主要有①型和H 型等。

目前，针对小型便携式垂直轴风力机的研究 较少，但其适用于长期驻扎野外环境的居民和工 作者,所以仍然具有较大的需求。

H型垂直轴风机参数对性能的影响H型垂直轴风机是一种新型的风力发电装置，它具有结构简单、运行稳定、噪音小等特点，因此备受关注。

H型垂直轴风机的性能受到多种参数的影响，包括叶片数、叶片形状、叶片倾角、转子直径等。

本文将针对这些参数对H型垂直轴风机性能的影响进行探讨。

叶片数是影响H型垂直轴风机性能的重要参数之一。

一般来说，叶片数越多，风机的转速越低，产生的扭矩越大，但是叶片载荷会增加，从而会影响风机的稳定性和寿命。

在选择叶片数时需要权衡转速、扭矩和载荷之间的关系，以实现最佳性能。

叶片形状也会对H型垂直轴风机的性能产生影响。

不同形状的叶片会影响风机的受力情况和气动特性。

研究表明，采用适当的叶片形状可以提高风机的起动性能和充分利用风能的能力。

在设计H型垂直轴风机的叶片时，需要充分考虑叶片形状对性能的影响，以实现最佳的风能利用效果。

叶片倾角是影响H型垂直轴风机性能的另一个重要参数。

合适的叶片倾角可以使风机在不同风速下都能保持高效率的工作状态，从而提高风能的利用率。

叶片倾角的选择需要考虑叶片受力和风机性能之间的平衡关系，以实现最佳的性能表现。

转子直径也会对H型垂直轴风机的性能产生影响。

大直径的转子可以在低风速下产生较大的扭矩，但同时也会增加风机的重量和成本。

在确定转子直径时需要考虑风速、功率和成本之间的关系，以实现最佳的性能表现。

H型垂直轴风机的性能受到多种参数的影响。

在设计和选择H型垂直轴风机时，需要综合考虑叶片数、叶片形状、叶片倾角、转子直径等参数，以实现最佳的性能表现。

还需要加强对这些参数影响机理的研究，为提高H型垂直轴风机的性能提供理论支持和技术指导。

相信随着研究的深入和技术的进步，H型垂直轴风机的性能将会得到进一步提升，为风能利用提供更多的可能性。

小型H型垂直轴风车叶片的设计分析张学忱;李山【摘要】Wind turbines (the windmill) is a conversion device that turn wind energy into mechanical energy, electrical energy or thermal energy. The vertical axis wind turbine has some advantages over the horizontal axis wind turbine. The small H-vertical axis wind turbine blades are analyzed. The load in different working environments are also analyzed. Stress calculation and checking methods are discussed. It can provide a reference for small H-vertical axis wind turbine blade design.%风力发电机(简称风车),是一种将风能转化为机械能,电能或热能的转换装置.比较了垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机的优势后,对小型H型垂直轴风车叶片的进行了分析,给出了在不同工作环境中的载荷分析,并对叶片的应力计算及校核方法作了讨论,为小型H型垂直轴风车的叶片设计提供了参考.【期刊名称】《图学学报》【年(卷),期】2012(033)002【总页数】4页(P26-29)【关键词】风力发电机;垂直轴;叶片;载荷分析;校核【作者】张学忱;李山【作者单位】长春理工大学机电工程学院,吉林长春130022;长春理工大学机电工程学院,吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】TH122伴随着社会的发展，能源的供需矛盾日益突出。

1 引言无法准确预测风力机的非定常特性，涡方法能够有效地捕捉流场细节，但不适用于小速比范围内的计算[1]，H型垂直轴风力机在较小速比范围内工作，其风轮外流场为非定常流动[2]，应用目前已有的流管法 小型水平轴风力机有安全性能低、噪声大、结构复杂、成本高等缺点，使其在民用领域的发展受到限制。

与之相比小型H型垂直轴风力机具有低速性能好、噪声低、安全性高、对环境破坏小、结构简单、成本低廉等优点而受到研究者的青睐。

特别是近些年来，随着计算流体力学的发展，CFD技术在工程上得到大规模的应用，应用商用CFD软件已能快速准确模拟H型垂直轴风力机外部非定常流场，同各种不同类型风轮外流场，计算结果更直观，更准确。

针对小型H型垂直轴风轮，采用CFD技术进行研究已成为一种趋势。

气动性能的影响，为风力机研究及设计人员提供一些参考。

2 数值计算方法[3~6]2.1 控制方程对于所有流动的计算，一般都是通过求解质量方程和动量守恒方程来完成，当流动是湍流时，迎风差分格式离散对流项，利用移动网格技术，进行瞬态计算。

The Analysis of Aerodynamic Performance for Small H-Vertical Axis Wind Turbine Based on length of Blades Chord基于叶片弦长的小型H型垂直轴风机气动性能分析吴鸿斌 ABSTRACT Aiming at the small H-vertical Axis Wind Turbine with different length of blades chord, construct a CFD model for outside flowfield. Moving mesh technique is used to construct the model, the RNG models and the implicit Couple arithmetic based on pressure is selected to solve the transient equation. Curves for the aerodynamics performance of the wind turbine are got from the result. With the curves how the length of the blade chord affecting the aerodynamic performance of the small H-vertical Axis Wind Turbine is analyzed.KEYWORDS CFD; small H-vertical Axis Wind Turbine; utilization coefficient for wind energy; tip speed ratio摘 要 针对不同弦长下的小型H型垂直轴风轮模型，建立风轮外流场CFD(Computational Fluid Dynamic)模型，采用移动网格技术，选用RNG关键词 图1 垂直轴风力机基本结构 图2 简化后的3D风轮模型图3 简化后的2D风轮模型图1所示为H型垂直轴风力发电机结构简图，H 型垂直轴风力机实际结构较复杂，在进行CFD计算需要对其简化，风轮中连杆、转轴等构件对风轮周围的流场影响不大，在CFD建模时，可以简化掉，简化后的三维风轮模型如图2所示。

H型垂直轴风力机气动性能的研究的开题报告一、研究背景随着能源危机和环境污染日益严重，风能被认为是未来能源的潜力之一。

垂直轴风力机由于具有结构简单、可靠性高、可适应性强等优点，特别适合用于城市、山区、海岛等非平原地区。

H型垂直轴风力机由于其设计结构的特殊性，被认为是垂直轴风力机中一种比较优良的型号，目前在国内外得到了广泛应用。

考虑到H型垂直轴风力机的气动性能对其电气转换效率有重要影响，因此研究其气动性能具有重要的理论和实际意义。

二、研究目的本文旨在对H型垂直轴风力机的气动性能进行研究，重点关注以下目标：1.探究H型垂直轴风力机的气动特性，包括风速、转速、角度、气动力等参数与风力机性能之间的关系；2.对H型垂直轴风力机进行模拟计算和实验研究，验证气动特性和性能模型的正确性；3.提出改进措施和优化设计方案，提高H型垂直轴风力机的性能。

三、研究内容1.对H型垂直轴风力机的气动原理进行分析，并建立H型垂直轴风力机的气动性能模型；2.利用计算流体力学（CFD）软件对H型垂直轴风力机的气动特性进行数值模拟，并对比实验数据验证模型的正确性；3.在风洞中进行H型垂直轴风力机的实验研究，获取风力机的气动性能指标，较全面地分析其性能特点；4.通过对实验数据和计算结果的分析，提出改进措施和优化设计方案，提高风力机的性能表现。

四、研究方法1.理论分析：通过对风力机的结构及工作原理进行分析，建立其气动性能模型，并推导出气流场和气动力学方程；2.数值模拟：基于CFD软件，对H型垂直轴风力机的气动性能进行数值计算，通过对比实验数据的验证，进一步优化模型；3.实验研究：通过在风洞中对H型垂直轴风力机的气动性能进行测试，验证模型，并提出改进措施和优化设计方案；4.数据处理：将实验数据和数值计算结果进行比对和分析，总结H 型垂直轴风力机的气动特性和性能表现，提出改进建议和优化方案。

五、预期成果1.建立了H型垂直轴风力机的气动性能模型，并对其气动特性进行了详细的分析和研究；2.完成了H型垂直轴风力机的数值模拟和实验研究工作，得出了风力机的气动特性和性能指标；3.提出了改进措施和优化设计方案，提高了H型垂直轴风力机的性能表现；4.撰写了H型垂直轴风力机气动性能的研究论文，发表在国内外权威的学术期刊上。

H型垂直轴风机参数对性能的影响1. 引言1.1 H型垂直轴风机的基本原理H型垂直轴风机是一种新型的风力发电装置，与传统的水平轴风机相比具有更高的自适应性和稳定性。

其基本原理是利用风力驱动叶片产生扭矩，通过转子传输到发电机转子上，最终转化为电能输出。

相较于水平轴风机，H型垂直轴风机在风向变化时可以自动调整叶片位置，保持高效的风能利用。

H型风机的叶片采用对称结构，使得风机更加稳定且不易受到外部环境因素的影响。

H型垂直轴风机的基本原理包括叶片的设计、转子的结构、风向角的优化等关键点。

通过对这些原理的深入研究，我们可以更好地了解H型垂直轴风机的工作机制，为优化其性能提供理论依据。

本文将重点探讨H型垂直轴风机参数对性能的影响，以期为风力发电技术的进一步发展提供参考和指导。

1.2 研究目的研究目的的内容是指明本文的研究目的，即为了探讨H型垂直轴风机的参数对其性能的影响。

通过系统地分析风机叶片数目、叶片宽度和风向角、转子直径、叶片材料以及叶片扭转角等参数对风机性能的影响，旨在揭示各个参数对H型垂直轴风机性能的影响机制，为风机设计和性能优化提供理论依据和技术支持。

通过本研究，可以为提高H型垂直轴风机的效率、稳定性和可靠性提供参考，为推动清洁能源的开发和利用做出贡献。

通过总结不同参数的影响规律和性能优化建议，可以为工程师和研究人员在设计和运行H型垂直轴风机时提供重要的指导和帮助。

通过深入研究H型垂直轴风机的参数对性能的影响，可以不断提高风机的性能水平，促进新能源技术的发展和应用。

2. 正文2.1 风机叶片数目对性能的影响风机叶片数目对性能的影响是H型垂直轴风机设计中一个非常重要的参数。

一般来说，风机叶片数目的增加可以提高风机的风能利用效率和功率输出。

但是叶片数目增加也会导致风机自身的阻力增加，从而影响其性能。

在实际应用中，风机叶片数目的选择需要考虑多方面因素。

首先是风机的设计功率和工作条件。

一般来说，如果风机的设计功率较大，可以适当增加叶片数目来提高风能的利用效率。

H型垂直轴风机参数对性能的影响
垂直轴风机是一种利用风能转化为机械能的设备，它的主要组成部分包括叶片、轴承、发电机和控制系统。

风机的性能受到多个参数的影响，其中包括叶片形状、转速、材料
等。

叶片形状是影响垂直轴风机性能的重要参数之一。

对于H型垂直轴风机来说，其叶片
形状一般呈现出H字形，这种形状可以提供较大的扫面面积，从而有效增加风机捕获风能
的能力。

H型叶片形状还可以增加其结构的稳定性，提高风机的工作寿命。

转速是影响垂直轴风机性能的另一个重要参数。

较高的转速可以提高风机的输出功率，但同时也会增加风机的噪音和振动。

在选择转速时需要考虑风机所处环境的噪音限制和对
振动的要求。

转速还会影响风机的起动性能，较低的转速会降低风机的起动风速，从而减
少其发电能力。

材料选择也会对垂直轴风机的性能产生影响。

对于叶片而言，选择合适的材料可以提
高其强度和刚度，从而减小失效风险，延长使用寿命。

材料的选择还会直接影响风机的重
量和成本。

除了以上几个参数外，还有其他一些参数也会对垂直轴风机的性能产生影响。

风机的
高度和位置会影响风机所处的风场条件，从而影响其捕获风能的能力。

不同的机械结构设
计和控制系统也会对垂直轴风机的性能产生直接影响。

H型垂直轴风机的性能受到多个参数的影响。

在设计和选择风机时，需要综合考虑叶
片形状、转速、材料以及其他一些参数，以达到优化风机性能的目的。

还需要根据具体的
应用需求和环境条件进行合理的参数选择，以实现风机的高效工作和长期可靠运行。