垂直轴风力发电机研究报告分解
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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。
磁悬浮垂直轴风力发电机(风光互补型)项目可行性研究报告编制提纲一、立项的背景和意义目前,能源紧缺已经成为阻碍各国发展的重要问题,风力发电作为新能源中比较成熟的技术正受到人们的重视,成为各国加紧研究的对象。
风力发电和太阳能发电一样,最初是为了解决应急电源和边远地区供电而开发出来的产品,因而在最初发展并不是很快。
然而,到了上个世纪二、三十年代,全球经济危机带来的能源紧张,让世界各国的专家想到了以风力发电作为补充能源的可行性,各国纷纷进行研究,由于当时的技术水平较差,启动风速要求较高,发电噪音也很大,所以只能将风力发电机放在人迹罕至的地方或风力较大的地方。
随着能源紧张的进一步加剧和科学技术的飞速发展,为风能发电技术开辟了广阔的前景。
随着技术的进步,风电成本已经降到和火电成本相接近,但是水平轴风力发电机的噪声和对鸟类的危害比较严重,另外,某些科学家还指出,在同一地区大量采用超大型水平轴风力发电机还可能会对当地的季风流动产生影响。
使得风力发电机的大发展又一次遇到了困难。
但可喜的是,垂直轴风力发电机将不产生噪音和对季风风向改变等影响,旋转速度将大幅放慢,对鸟类几乎不受影响。
英国一家公司和美国GE都提出了一项计划,开展新型风力发电机的研究,它是垂直轴风力发电机形式,它的发电成本是火力发电的一半左右,成本低,设置地点灵活、使区域性调节电力输出成为了可能。
本项目研制离网型的小型磁悬浮轴承垂直轴自调桨距风力发电机。
可在微风下起动,可应用于山区、湖边以及远离发电厂的地方,还可用于渔民海上作业,用于高速公路路灯更是免去了铺架电线之投资多、线路繁、不利于维护的弊端。
风光互补型更是增强了抵御天气变化的保证。
将为我国偏远山区、边防及海岛哨所等地带来巨大的变化。
本单位虽然是刚成立的单位,但是,研究人员对于自己所从事的研究领域大多有十年及以上的时间。
即对于磁悬浮轴承的研究,垂直轴可调桨距风力机的研究,对于发电机的研究以及控制领域的研究大多有十年及以上的时间。
5kW垂直轴风力机气动性能研究的开题报告一、研究背景及意义随着全球能源问题的日益严重,可再生能源的利用成为人们关注的焦点。
而风力发电作为一种成熟的可再生能源技术,已经广泛应用于世界各地。
垂直轴风力机特别适合于城市和工业区域,由于该类型风力机具有结构简单、低噪声、可靠性高等优点,也得到了关注。
然而,垂直轴风力机在气动性能方面还存在着一些问题,需要进一步了解和研究。
本研究拟对一台5kW垂直轴风力机进行气动性能研究,旨在探究该型风力机的风叶结构、转速控制、地形环境等条件下的输出特性,进一步完善该型风力机的结构设计和性能优化,提高其发电效率,推动可再生能源技术的发展。
二、研究内容及方法1. 研究对象:5kW垂直轴风力机。
2. 研究目标:探究该型风力机在不同转速、不同环境条件下的气动性能,分析其输出特性。
3. 研究内容:(1)风叶结构设计与优化:根据垂直轴风力机特点,设计合理的风叶结构,优化其气动性能。
(2)转速控制技术研究:分析不同转速下的发电效率和稳定性,研究转速控制技术,提高其输出效率。
(3)环境条件对性能的影响:分析地形环境、气候等对风力机性能的影响。
4. 研究方法:(1)数值模拟:采用计算流体力学(CFD)等方法对风叶结构、气动性能进行数值模拟分析。
(2)试验研究:通过实验验证数值模拟结果,得到实际运行中的数据,分析不同转速、不同环境条件下的性能和输出特性。
三、研究进度计划1. 第一阶段(2个月):(1)调研相关文献,了解目前垂直轴风力机气动性能研究的现状和发展趋势。
(2)制定研究方案和进度计划。
2. 第二阶段(3个月):(1)对5kW垂直轴风力机的风叶结构进行建模和计算流体力学模拟分析,得到风叶结构和气动性能的初步设计。
(2)设计转速控制方案,并进行实验验证,分析不同转速下的性能和输出特性。
3. 第三阶段(3个月):(1)在实验室内部署5kW垂直轴风力机原型,进行性能测试。
(2)分析不同地形环境和气候条件对5kW垂直轴风力机性能的影响,探究优化方案。
风力发电研究报告摘要风力发电作为一种可再生能源,具有环保、可持续和广泛分布等优点,受到越来越多的关注和研究。
本报告旨在对风力发电的原理、技术、优势和限制进行研究和分析,以期为相关领域的人员提供参考和指导。
1. 引言风力发电利用风能转化为电能,并且具有长期可持续、无污染和低成本等优势。
随着能源需求的增长和环境问题的日益突出,风力发电作为一种可再生能源逐渐得到广泛应用和推广。
本章将介绍风力发电的背景和研究目的。
2. 风力发电原理风力发电的核心原理是利用风能转动风机的叶轮,产生机械能,并通过发电机将机械能转化为电能。
本章将详细介绍风力发电的原理和主要组成部分。
2.1 风的影响因素风力发电的效果受到许多因素的影响,包括风速、风向、空气密度等。
本节将讨论这些因素对风力发电的影响机理以及如何进行有效控制。
2.2 风机的构造和工作原理风机是风力发电系统的核心设备,它由轴、叶轮、发电机等部分组成。
本节将介绍风机的构造和工作原理,并对现有的常见类型进行简要比较。
3. 风力发电技术风力发电技术以不断创新和进步。
本章将介绍当前主要的风力发电技术,包括水平轴风机和垂直轴风机等。
3.1 水平轴风机技术水平轴风机是目前应用最广泛的风力发电技术之一。
本节将介绍水平轴风机的主要特点、结构和性能,并对其优势和限制进行分析。
3.2 垂直轴风机技术垂直轴风机相比水平轴风机具有更好的适应性和可靠性等优势。
本节将介绍垂直轴风机的原理、结构和应用,并对其性能进行评估。
4. 风力发电的优势和限制风力发电作为一种可再生能源具有许多优点,但也面临一些限制。
本章将对风力发电的优势和限制进行综述和分析,以期为决策者提供参考。
4.1 优势风力发电具有可再生、环保、无污染和低成本等优势。
本节将详细介绍这些优势,并对其意义进行探讨。
4.2 限制风力发电也面临着一些限制,包括风资源不稳定、风机成本高和可视污染等。
本节将分析这些限制的原因和对策。
5. 风力发电的应用和前景风力发电在世界范围内得到广泛应用,并在能源转型和环境治理方面发挥着重要作用。
垂直轴风机叶轮空气动力学性能研究的开题报告一、研究背景垂直轴风机是一种新型的风力发电机,具有结构简单、安装方便、不受风向影响等优点。
目前,垂直轴风机已经成为一个研究领域,吸引了国内外越来越多的研究者和投资者。
垂直轴风机的叶轮是实现风能转换的核心组成部分。
在空气动力学方面,叶轮的性能直接影响着整个风机系统的效率。
因此,对于垂直轴风机叶轮空气动力学性能的研究具有重要的理论和应用价值。
二、研究目的本文旨在对垂直轴风机叶轮的气动性能进行系统的研究,以提高垂直轴风机的效率和可靠性,为其在实际应用中发挥更优良的性能奠定基础。
三、研究内容和方法本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.分析和评估垂直轴风机叶轮结构特点及其气动性能;2.根据经典的空气动力学理论,建立垂直轴风机叶轮的数值模型;3.利用计算流体动力学(CFD)模拟垂直轴风机叶轮气动性能,并对模拟结果进行验证和分析;4.通过试验等实验方法,对数值模型的计算结果进行验证和优化。
四、主要预期成果和意义本文的预期成果是:通过对垂直轴风机叶轮的空气动力学性能进行研究和优化,提高垂直轴风机的效率和可靠性,为其在实际应用中发挥更优良的性能奠定基础。
同时,为垂直轴风机的设计和制造提供理论和实验依据,推动和促进风力发电技术的进步和发展。
五、研究计划及进度本文的研究计划及进度如下:阶段一:文献调研和分析时间:2021年10月-2021年11月阶段二:建立数值模型和计算模拟时间:2021年11月-2022年4月阶段三:实验验证和分析时间:2022年4月-2022年9月阶段四:撰写论文和答辩时间:2022年9月-2023年3月本文的研究进度将严格按照计划进行,以确保研究的准确性和有效性。
风力发电机研究报告一、引言风力发电是一种可再生能源,是目前世界上最受关注的能源之一。
风力发电机作为风能转化为电能的重要设备,其研究和发展对于推动可再生能源的利用具有重要意义。
本报告将从风力发电机的原理、分类、优缺点以及未来发展等方面进行详细介绍。
二、风力发电机原理1. 风力发电机基本组成风力发电机由叶轮、主轴、齿轮箱、变速器、发电机等组成。
其中,叶轮是最核心的部分,它将风能转化为旋转动能,主轴将旋转动能传递到齿轮箱中,齿轮箱将旋转速度调整到适合发电机工作的速度范围内,最后由发电机将旋转动能转化为电能。
2. 风力发电机工作原理当空气流过叶片时,叶片会产生升力和阻力。
升力使得叶片向上运动,并产生扭矩;阻力则使得叶片向下运动,并同样产生扭矩。
这些扭矩通过主轴传递到齿轮箱中,最终驱动发电机工作。
三、风力发电机分类1. 按转子类型分类风力发电机按照转子类型可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。
水平轴风力发电机是目前应用最广泛的一种,其叶片垂直于主轴,旋转方向与地面平行;而垂直轴风力发电机则是叶片垂直于主轴,旋转方向与地面垂直。
2. 按功率大小分类根据功率大小,风力发电机可以分为小型、中型和大型三种。
其中小型风力发电机功率一般在1kW以下;中型风力发电机功率在1kW至100kW之间;大型风力发电机功率超过100kW。
四、风力发电机优缺点1. 优点(1) 可再生:风能是一种可再生的能源,不会像化石燃料一样耗尽。
(2) 绿色环保:使用风能进行发电不会产生二氧化碳等有害气体。
(3) 经济性:随着技术的不断进步,成本逐渐降低,逐渐成为一种经济实惠的发电方式。
2. 缺点(1) 受地理位置限制:只有在风速较高的地方才能达到较好的发电效果。
(2) 风能不稳定:由于风速的不稳定性,风力发电机的输出功率也会随之变化。
(3) 噪音污染:由于叶片旋转时会产生噪音,对周围环境造成一定影响。
五、未来发展趋势1. 提高效率目前风力发电机的效率还有很大提升空间,未来研究将更加注重提高风力发电机的转换效率和利用率。
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2023年垂直轴风力发电机行业市场调查报告市场调查报告:垂直轴风力发电机行业一、市场概述垂直轴风力发电机是一种相对较新的风力发电技术,其特点是在垂直方向上设置叶片,可以在各种风向下进行发电。
与传统的水平轴风力发电机相比,垂直轴风力发电机具有更好的适应性和稳定性。
近年来,随着环境保护和可再生能源的重要性日益凸显,垂直轴风力发电机行业得到了快速发展。
垂直轴风力发电机行业的市场规模逐年增加。
根据最新数据显示,全球垂直轴风力发电机市场规模预计在2020年将达到50亿美元,并且预计每年以10%的速度增长。
主要驱动垂直轴风力发电机市场增长的因素包括:政府政策的支持、对可再生能源的需求增加以及环境保护意识的提高。
二、市场分析1. 国内市场中国是全球最大的垂直轴风力发电机市场之一。
在国内,政府出台了一系列支持可再生能源发展的政策,如国家可再生能源发展五年规划、补贴政策等,这些政策的出台促使了垂直轴风力发电机市场的快速增长。
此外,中国的地理特点使得全国各地都有适宜发展垂直轴风力发电机的条件,进一步推动了市场的发展。
2. 国际市场目前,欧洲是全球最大的垂直轴风力发电机市场。
欧洲国家如荷兰、德国、瑞典等,在可再生能源发展上一直走在全球前列,推动了该市场的快速发展。
此外,北美地区也是一个重要的市场,美国和加拿大等国家在垂直轴风力发电机的研发和应用方面取得了一定的成果。
三、竞争格局垂直轴风力发电机行业竞争激烈,市场上存在着众多的竞争者。
主要的竞争者包括国内外的风力发电机制造商、新能源公司和研发机构等。
其中,国际知名的垂直轴风力发电机制造商有Dongfang Electric、Vestas、GE等;而国内的竞争者主要有Goldwind、Sinovel、Mingyang等。
竞争者之间主要通过技术创新、产品质量和价格等因素来竞争。
技术创新是保持竞争力的关键,包括提高发电效率、降低生产成本、增强适应性等。
此外,市场品牌和售后服务也是竞争者之间的重要竞争因素。
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。
垂直轴风力发电机翼型动力学特性的研究的开题报告1. 研究背景和意义随着全球气候变化和能源危机的日益加剧,新能源已经成为越来越多国家和地区的关注焦点。
垂直轴风力发电机是一种具有设备体积小、噪音低、可适应复杂环境等优点的新型风力发电设备,因此在未来的新能源领域有广泛的应用前景。
翼型是垂直轴风力发电机的关键设计要素,决定了其性能表现。
目前国内外的研究表明,垂直轴风力发电机翼型的动力学特性对其发电效率和能量捕获能力具有重要影响。
因此,对于垂直轴风力发电机翼型动力学特性的研究具有重要的理论和实际意义。
2. 研究内容和方法本研究的主要内容是针对垂直轴风力发电机翼型的动力学特性进行研究。
主要包括以下几个方面:(1)翼型的选择和设计:通过文献综述和实验分析,选择适合垂直轴风力发电机的翼型,并进行优化设计。
(2)翼型的性能分析:采用数值模拟方法,对垂直轴风力发电机翼型进行流场分析和气动力学性能分析。
(3)实验验证:进行翼型的实验验证,验证数值模拟结果的准确性。
(4)动力学特性分析:通过实验数据和数值模拟结果,对垂直轴风力发电机翼型的动力学特性进行分析,探索其对发电效率和能量捕获能力的影响。
3. 研究目标和预期成果本研究的目标是深入研究垂直轴风力发电机翼型的动力学特性,探索其对其发电效率和能量捕获能力的影响。
预期成果包括:(1)翼型的选择和优化设计;(2)翼型性能的数值模拟分析结果;(3)翼型性能的实验验证结果;(4)对翼型动力学特性的深入认识。
通过本研究的成果,有望为垂直轴风力发电机的设计和优化提供理论依据和实验依据,进一步推动垂直轴风力发电技术的发展。
垂直轴阻力型风力发电机研究分析报告目录1.风力发电机综述2.发电机拆装3.三维建模4.动态模拟5.出现的问题及分析一.风力发电机综述现存的风力发电机尽管种类多样,但归纳起来可分为两类:水平轴风力发电机——风轮的旋转轴与风向平行和垂直轴风力发电机——风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。
垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风,在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势,它不仅使结构设计简化,而且也减少了风轮对风向的陀螺力。
本次研究的垂直轴风力发电机,类似于现存的垂直轴H型风力发电机。
他们的相同之处在于:1.都采用了空气洞力学原理,针对垂直轴旋转的风洞模拟,叶片选用了飞机翼形形状,在风轮旋转时,它不会受到因变形而改变效率。
2.它用垂直直线连接叶片的连杆组成的风轮,由风轮带动发电机发电送往控制器进行控制,输送负载所用的电能。
而不同之处在于 1.旋转轴上的叶片在围绕旋转轴公转时也可以自转,在叶片位置固定架和叶片角度调整器的作用下确保位于旋转轴一侧的叶片在旋转过程中和风向保持垂直,而另一侧叶片和风向保持平行,减少了阻力,保证了最大限度地利用风能。
2.该轮叶的创新型半转机构设计,主要功能是提高轮叶转速,使风力发电机的效率和输出功率大为提高。
二. 风力发电机的拆装将零件整理并归类用Proe/E 零件测绘 Proe/E 创建零件库 Proe/E 装配观察叶片轴上的小型减速器并拆卸观察并拆卸三个叶片轴拆掉主轴顶端的电机及蜗杆蜗轮观察主轴上的齿轮及塔架内的蜗杆和轴承的位置并拆卸将主轴与塔架分离风力发电机的拆卸将风力发电机移至工作台拆卸 拆卸三个叶片轴的上下支持翼旋转发电机使其自由旋转完成综合实验报告 安装风轮轴上的下支持翼将风轮轴对齐并正确安装主轴与塔架整合主轴上的齿轮及塔架内的蜗杆和轴承正确放置组装安装主轴顶端的电机及蜗杆蜗轮风力发电机的组装将各类零件归整至工作台组合风轮轴的上支持翼三.风力发电机的三维建模1.零件类(1)轴类零件主轴塔架下支持翼上支持翼减速机输入轴减速机输出轴塔架传动轴塔架输出轴(2).盘类零件塔架端盖1 主轴端盖塔架端盖2 减速机侧端盖减速机下端盖叶片轴连接端盖(3).紧固类零件内六角圆柱端螺钉m8 内六角圆柱端螺钉m6 (4).齿轮塔架传动轮主轴传动轮1主轴传动轮2(5).轴承类零件深沟球轴承推力球轴承(6).其它类零件叶片电机及传动装置油封密封圈键挡环2.轴系装配3.三维模型四.风力发电机的动态模拟五.实验过程出现的问题及分析1.如何利用半转机构实现叶片的半转2.如何保证叶片的位置是最合适的3.如何实现它的功率和效率4.如何实现功率的稳定输出。
垂直轴风力发电机的性能分析与优化设计近年来,由于能源危机的威胁和对环境保护意识的增强,可再生能源的研究和利用引起了广泛关注。
而其中,风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式,其开发利用的研究也日益受到重视。
而在众多风力发电机中,垂直轴风力发电机由于其结构独特性能优越而备受瞩目。
本文将对垂直轴风力发电机的性能分析与优化设计进行探讨。
首先,垂直轴风力发电机的性能分析是对其发电效率、功率输出等关键性能参数进行考察与评估。
在分析性能时,需要研究气流在叶轮上的流动特性、转动力矩等因素。
例如,气流进入垂直轴风力发电机后,通过叶轮的流动形成旋涡,而这种旋涡流动将产生一个转动力矩,推动风力发电机进行转动并生成电能。
因此,需要对叶轮的设计和形状进行优化,以提高转动力矩和效率。
其次,优化设计是针对垂直轴风力发电机存在的问题和不足,通过改进设计方案和结构等方式来提高其性能和效率。
例如,垂直轴风力发电机在垂直轴方向上具有较强的适应性,可以根据风向的改变自动调整转向,提高风能的利用率。
然而,在传统垂直轴风力发电机中,由于叶轮的设计不合理,使得发电机的功率输出不稳定。
因此,优化设计可以针对叶轮的形状、材料以及叶片的布置方式等进行调整,以提高发电机的功率输出和工作稳定性。
此外,垂直轴风力发电机的性能也受到环境因素的影响,并且在不同的环境条件下性能表现可能会有所不同。
因此,在性能分析和优化设计中,需要考虑风速、温度、湿度等因素对垂直轴风力发电机性能的影响,并且进行相应的修正和调整。
例如,根据不同地区的风速特点,可以选择不同材料和设计方案,以适应不同的风能资源,从而提高发电机的发电能力和利用效率。
此外,垂直轴风力发电机作为一种新兴的可再生能源装置,其还存在一些待解决的问题和挑战。
首先,垂直轴风力发电机在低风速条件下的发电效率相对较低,因此需要在设计中加入启动装置或增大发电机面积以提高其启动能力。
其次,垂直轴风力发电机在一些特殊环境下,如恶劣天气条件下,容易受到损坏,因此需要加强设计的结构强度和稳定性。
垂直轴风力发电机项目可行性研究报告立项申请报告范文一、项目背景及意义随着可再生能源的重要性日益凸显,风力发电作为目前广泛采用的清洁能源之一,具有巨大的发展潜力。
传统的水平轴风力发电机虽然已经有较高的效率,但在应用中也暴露出一些不足,如需要相对较大的空间、受到风向限制等。
垂直轴风力发电机以其具有的方向性小、适应地形能力强等优势,成为发展风力发电技术的重要方向。
本项目旨在开展垂直轴风力发电机的可行性研究,为推进风力发电技术进一步转型和升级提供科学依据。
二、项目目标1.针对垂直轴风力发电机的技术方案,进行全面深入的可行性分析,评估其在实际应用中的可行性。
2.对垂直轴风力发电机的性能进行准确评估,包括发电效率、安全性、维护成本等。
3.对垂直轴风力发电机在不同地理环境中的适应性进行实地测试和分析,为进一步工程化推广提供科学依据。
4.提出针对垂直轴风力发电机技术的优化建议和发展方向,为其实际应用和产业化发展提供支持。
三、项目内容1.技术方案研究:对不同类型的垂直轴风力发电机技术方案进行对比分析,包括垂直轴风轮结构、转叶片材料、发电机类型等,选取最优方案。
2.性能评估:通过实验室试验和数值模拟,对垂直轴风力发电机的发电效率、启动风速、噪音、振动等性能进行全面评估,对各项指标进行优化和改进。
3.地理环境适应性研究:选择宜居条件较好的地区,布设垂直轴风力发电机,并进行长期的实际运行测试,分析垂直轴风力发电机在不同地理环境中的适应性和发电效益。
4.优化及发展建议:根据研究结果,提出垂直轴风力发电机的优化建议和进一步发展方向,为其工程化推广和产业化发展提供指导意见。
四、预期成果1.技术方案研究报告:评估不同垂直轴风力发电机技术方案的可行性和适应性,选择最优方案。
2.性能评估报告:对垂直轴风力发电机的发电效率、启动风速、噪音、振动等性能指标进行准确评估。
3.地理环境适应性研究报告:分析垂直轴风力发电机在不同地理环境中的适应性和发电效益,为具体应用提供科学依据。
垂直轴风力发电机组性能优化技术研究随着环保理念的普及和可再生能源技术的快速发展,风能逐渐成为了人们广泛关注并大力推广的新能源之一。
而在风力发电领域,垂直轴风力发电机组也逐渐受到业内专家和投资者的青睐。
在实际应用中,垂直轴风力发电机组不仅具备较好的自适应性和抗风能力,而且它的使用寿命也比传统的水平轴风力发电机组更加长久。
然而,垂直轴风力发电机组依然存在一些性能不足,例如转矩波动较大而且噪音大等问题。
因此,目前对垂直轴风力发电机组的性能优化技术的研究也尤为重要,本文将为读者详细介绍垂直轴风力发电机组的性能问题并探讨性能优化技术的研究现状和前景。
一、垂直轴风力发电机组性能问题分析1. 转矩波动问题垂直轴风力发电机组的转矩波动问题是限制其性能的重要因素之一。
由于垂直轴风力机的转子具有非常复杂的三维运动形式,因此旋转过程中会产生很大的离心力和惯性力,导致转矩波动,影响发电效率。
2. 噪音大问题垂直轴风力发电机组的旋转切削空气时会产生噪音,尤其是在高风速、高转速运行时更加明显。
这不仅会影响周围环境和邻近居民的安静环境,更会对机组使用寿命和发电效率造成负面影响。
3. 风启动问题传统的水平轴风力发电机组对风速的敏感度非常高,需要较高的起始转矩才能启动。
而垂直轴风力发电机组则具备较好的风启动性能,但在一些特殊的工作环境中,如低风速和風向变幻较大的情况下,机组的启动会出现困难。
二、垂直轴风力发电机组性能优化技术研究现状1. 气动优化技术气动优化技术是指通过优化整个机组的外形和设计参数,以达到降低机组气动阻力和转矩波动,提高发电效率的目的。
该技术的主要手段包括:改变叶片形状、尺寸和数量、改变机组的结构形式,如采用双轴、三轴等多轴式机组,以降低机组的振动和噪音等。
2. 智能控制技术智能控制技术是指通过智能化控制系统,对机组的转矩、转速、电功率等参数进行精细控制,以实现机组的优化运行和自适应调节。
该技术的主要特点包括:精准控制、即时反馈和灵活运行等,可以较好地解决垂直轴风力发电机组的转矩波动和噪音大等问题。
智能电网研发特大型垂直轴风力发电系统项目可行性研究报告智能电网综合集成技术研发特大型垂直轴风力发电系统项目可行性研究报告智能电网综合集成技术研发特大型垂直轴风力发电系统项目可行性研究报告智能电网综合集成技术研发特大型垂直轴风力发电系统项目可行性研究报告目录第一章总论 .............................................................. 1 1.1 项目名称及承办单位 ........................................................................... .................................. 1 1.2 研究工作的依据和范围 ........................................................................... .............................. 1 1.3 研究工作的重点 ........................................................................... ............................................ 2 1.4 推荐方案与研究结论 ........................................................................... .................................... 3 第二章项目背景与发展概况 .................................................. 6 2.1项目的提出 ........................................................................... .................................................... 6 2.2项目的发展概况 ........................................................................... ............................................ 7 第三章市场需求预测与建设规模 .............................................. 9 3.1产品现状及国际、国内市场概况 ........................................................................... ................ 9 3.2 建设规模 ........................................................................... ...................................................... 37 第四章建设条件与厂址 ..................................... 错误!未定义书签。
垂直轴风力发电机研究报告 1.垂直轴与水平轴对比 垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比,有其特有的优点: ①水平轴风力发电机组的机舱放置在高高的塔顶,而且是一个可旋转360度的活动联接机构,这就造成机组重心高,不稳定,而且安装维护不便。垂直轴风力发电机组的发电机,齿轮箱放置在底部,重心低,稳定,维护方便,并且降低了成本。 ②风力发电机的客户越来越需要使用寿命长、可靠性高、维修方便的产品。垂直轴风轮的翼片在旋转过程中由于惯性力与重力的方向恒定,因此疲劳寿命要长于水平轴风轮;垂直轴风力发电机的构造紧凑,活动部件少于水平轴风力机,可靠性较高;垂直轴系统的发电机可以放在风轮下部甚至地面上,因而便于维护。 ③风力发电机由于高度限制和周围地貌引发的乱流,常常处于风向和风强变化剧烈的情况,垂直轴风力发电机有克服“对风损失”和“疲劳损耗”上有水平轴风力发电机不可比的优点,且理论风能利用率可达40%以上.因此在考虑了较小的启动风速和对风力机影响较大的“对风损失”之后,从而提高垂直轴风轮的风能实际利用率。 ④水平轴风力发电机组机仓需360度旋转,达到迎风目的。这个调节系统包含有旋转机构,风向检测,角位移发送,角位移跟踪等系统。垂直轴风力机不要迎风调节系统,可以接受360度方位中任何方向来风,主轴永远向设计方向转动。 ⑤水平轴风力发电机的翼片受到正面风载荷力,离心力,翼片结构相似悬臂梁。翼片根部受到很大弯矩产生的应力。而且翼片在旋转一周的过程中,受惯性力和重力的综合作用,惯性力的方向是随时变化的,而重力的方向始终不变,这样翼片所受的就是一个交变载荷,这就要求翼片有很高的的疲劳强度,因此大量事故都是翼片根部折断。而垂直轴风机的翼片主要承受拉应力,不易折断,寿命长。 ⑥水平轴风力发电机组翼片的尖速比高,一般在5~7左右,在这样的高速下翼片切割气流将产生很大的气动噪音,导致噪声污染。垂直轴风力机翼片的尖速比较水平轴的要小的多,这样的低转速基本上不产生气动噪音,无噪音带来的 好处是显而易见的,以前因为噪音问题不能应用风力发电机的场合(城市公共设施、民宅等),现在可以应用垂直轴风力发电机,因此,垂直轴风力发电机比水平轴有更广阔的应用领域。
2.垂直轴风机风轮设计 2.1 风能 空气的流动现象称为风,风是由于不同地方的空气受热不均匀,从一个地方向另一个地方运动的空气分子产生的,风的能量就是空气分子的动能,如图所示。
图1 空气流的动能 风功率计算公式为 tWP/ Vm SLV 22
1mvW
联立以上各式得
32221221SvtSLvtmv
P
2.2 风能利用率Cp 风能利用系数Cp是表示风力机效率的重要参数,由于风通过风轮的风能不能完全转化为风轮机械能,其风能利用率Cp为
mw=pPCP
风力机输出的机械功率
输入风轮的功率 其中Pm为风力机输出的机械功率;Pw为风力机输入的风能。 目前大多数垂直轴风机风能利用率能达到0.4左右。如按0.4的风能利用率来计算,风机功率为1000W,则风能为W25004.0/1000。 根据上面公式可以求得400025.1/5000/225003Sv,若满载额定风速为20m/s的话,S=0.5m2,显然设定的额定风速越低,S将越大。 LrS2,S为扫风的截面积,r是翼片距轴的距离也是风轮的半径,L为翼片的高。 如要达到1000W的风机功率,则扫风截面积不能小于0.5m2,则若r取0.25m的话,L为1m。可以采用目前天津工厂顶部风机形状。 风力机转矩:
mNvRCpTp82.062025.04.025.114.35.05.02323
2.3 叶尖速比λ 叶尖速比λ表示风轮在不同风速中的状态,用叶片的圆周速度和风速之比来衡量。
vRvπRn
2
式中:n-风轮的转速,/rs; ω-风轮角速度,/rads; R―风轮半径,m。 尖速比决定了风轮的功率,对于定桨距风轮,随风速的增加其转速也增加。在这种情况下,输出功率(同风速的立方成正比)也增加。但是输出功率增加并不意味着风能利用率也增加,一般而言,减速比和风能利用率曲线近似一条倒抛物线。 根据叶尖转速比λ与Cp的关系及Cp与输出功率之间关系,我们可以知道在风速固定时,不同的转速即对应不同的叶尖转速比,也即对应不同的Cp值,也即对应不同的输出功率,这样如果设定不同的风速,就可以得到风力机在不同风速下输出功率与转速的关系,如下图所示: 图2 风轮转速与输出功率及风速曲线图 从上图可以看出在某一种风速下,风力机的输出机械功率随转速的不同而变化,其中有一个最佳的转速。在该转速下,风力机输出最大的机械功率。它与风速的关系是最佳叶尖速比关系。在不同风速下均有一个最佳的转速使风力机输出最大机械功率。从而得到一条最大输出机械功率曲线,处于这条曲线上的任何点,其转速与风速的关系均为最佳叶尖速比关系。合理的选取最优尖速比可使风轮功率达到峰值。 一般垂直轴风机叶尖速比选择在4~8之间,建议选择6,越低噪音低,但是功率也比较难做大。
3 H型垂直轴风机翼片 一般超过500W的垂直轴风机,都采用H型翼片或Ф型翼片。
图3 H型垂直轴风机 图4 Ф型垂直轴 3.1 翼片选型 翼片是利用气流通过时产生的压力差使叶轮转动的部件,具有空气动力学特性,其设计质量对整个风力发电系统及其他零部件有这直接影响,因此翼片是风力机的重要部件。翼片的设计目标主要有: 1. 良好的空气动力外形; 2. 可靠地结构强度; 3. 合理的翼片刚度; 4. 良好的结构动力学特性和启动稳定性; 5. 耐腐蚀、方便维修; 6. 满足以上目标前提下,尽可能减轻翼片重量,降低成本。 风力机的翼型多种多样,各有各的优缺点,应用较多的有NACA翼型系列、SERI翼型系列、NREL翼型系列、RISΦ翼型系列和FFA-W翼型系列等,其中NACA翼型是美国国家宇航局(NASA)的前身国家航空咨询委员会(NACA)提出设计的翼型系列,具有低阻力系数的特点,适合低速运行。 3.2 翼片实度 风力机翼片的总面积与风通过风轮的面积(风轮扫掠面积)之比称为实度比(容积比),是风力机的一个参考数据。垂直轴风力机的翼片实度计算公式为: RNCRLNCL2/2/ 升力型垂直轴风力机叶轮,C为翼片弦长,N为翼片个数,R为风轮半径,L为翼片长度,σ为实度比。合理选取实度比的原则是在保证风轮气动特性的条件下,力求使制造翼片的费用最低。为了最大限度提高动效率,翼型特性应具有下列要求: 1. 升力系数斜度大; 2. 阻力系数小; 3. 阻力系数与零升角对称。 根据一些资料描述,NACA0012的阻力系数较小,选用较低阻力系数NACA0012对称翼型。 由于NACA0012是对称翼型,在下图左侧数据表中仅列出了单边的数据,表中c是弦长(弦长为1.00);x是弦长坐标(单位是x/c);y是对应x位置的 翼面与弦的距离(单位是y/c)。 图5 NACA0012翼型参数 实度比选择在0.5~0.6范围内较好。为此可以得出风轮翼片的弦长: mNRC4.036.0*1*22
可以采用的翼片弦长0.4m,数据只需将表中各数字适当缩放即可[5]。 3.3 翼片形状及材料 翼片截面结构为主梁蒙皮式,表面材料为铝合金,主梁采用单向承载能力强的硬铝材料,O型主梁结构制造简单,各向受力均衡。翼片空心处用聚氨酯泡沫材料填充,剖面形式如图所示。
图6 翼片剖面 主梁可直接焊接与铝合金蒙皮上,待主梁与蒙皮连接完成后,在空腹结构内填入聚氨酯直接发泡填充成型。由此,风力机的基本参数可以确定,如表所示。 表 风力机参数 额定风速 平均效率 叶尖速比 设计功率 10m/s 40% 6 1000W 4 电气设备及传动设计 4.1 硅整流交流发电机 硅整流交流发电机的结构硅整流交流发电机由一台三相同步交流发电机和硅二极管整流器组成。发电机工作时产生的三相交流电通过整流器进行三相桥式全波整流后转变为直流电。硅整流交流发电机是由转子、定子、整流器、端盖、风扇叶轮等组成。
图7 硅整流交流发电机 转子用来在发电机工作时建立磁场。它由压装在转子轴上的两块爪形磁极、两块磁极之间的励磁绕组和压装在转子轴上的两个滑环组成。两个滑环彼此绝缘并与轴绝缘。励磁绕组的两端分别焊接在两个滑环上。 定子用来在发电机工作时,与转子的磁场相互作用产生交流电压。它由内圆带槽的硅钢片叠成的铁心和对称地安装在铁心上的三相定子绕组组成。三相定子绕组按星形或按三角形接法连接。按星形接法连接时,三相绕组的首端分别与整流器的硅二极管相连,三相绕组的尾端连在一起作为发电机的中性点。按三角形接法连接时,将三相绕组中一相绕组的首端与另一相绕组的尾端相连,并将联接点接整流器的硅二极管。 整流器是由6个硅二极管组成 的三相桥式全波整流电路,在发动机工作时将三相定子绕组中产生的交流电转变为直流电。在负极搭铁的发电机中,3个二极管的壳体为负极,压装在与发电机机体绝缘的元件板上,并与发电机的输出端(正极)相连,其引线为二极管的正极,称为正极二极管;另外3个二极管的壳体