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垂直軸風(fēng)力機(jī)的現(xiàn)在和未來

2012-07-27 來源:《風(fēng)能》 瀏覽數(shù):1319

  C 類是將軸相應(yīng)地縮短到葉片長度的1/2 左右,這種風(fēng)輪結(jié)構(gòu)兼顧風(fēng)輪的氣動(dòng)性能和力學(xué)結(jié)構(gòu),如果再配合其它手段減小風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)風(fēng)輪內(nèi)外的壓差損失,將基本獲得和葉片在兩端連接的垂直軸風(fēng)力機(jī)相同的氣動(dòng)效率,同時(shí)力學(xué)性能也較佳, 最適合商業(yè)化。
  第三種升力型為變形的H 型垂直軸風(fēng)力機(jī),即旋翼型垂直軸風(fēng)力機(jī),在H 型基礎(chǔ)上葉片呈扭曲斜向布置,可消除風(fēng)力機(jī)的“死點(diǎn)”,并在高轉(zhuǎn)速下可有限降低阻力。但由于該型風(fēng)力機(jī)在各個(gè)水平方向截面的力矩都很小,因此該類風(fēng)力機(jī)如果葉片弦寬較小時(shí)需要很高的啟動(dòng)風(fēng)速,而且該型風(fēng)力機(jī)葉片連接方式使葉片攻角無法改變,因此也就無法實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)超速控制,一般僅能通過卸載電阻做超速控制,只適合百瓦級(jí)風(fēng)力機(jī),不利于向大、中型方向發(fā)展。
  2.1.3 混合型垂直軸風(fēng)力機(jī)
  混合型風(fēng)力機(jī)即將薩布紐斯阻力風(fēng)輪置于達(dá)里厄升力型風(fēng)輪中央,以達(dá)到改善達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)啟動(dòng)性能的目的。但由于經(jīng)典薩布紐斯風(fēng)輪最佳線速度為空氣來流速度的1/3,因此決定該型風(fēng)輪效率的主要因素不是達(dá)里厄風(fēng)輪而是薩布紐斯風(fēng)輪和薩布紐斯風(fēng)輪直徑和達(dá)里厄風(fēng)輪直徑的比值,比值約接近1 其效率也越接近薩布紐斯風(fēng)輪的效率,但如果該比值很小,則將失去改善啟動(dòng)性能的功能。對于這種混合型風(fēng)輪,較好的設(shè)計(jì)是利用一個(gè)超越離合器將兩種風(fēng)輪在一定轉(zhuǎn)速下分離,可適當(dāng)提高混合型風(fēng)輪的風(fēng)能利用率。但由于薩布紐斯風(fēng)輪對達(dá)里厄風(fēng)輪的擾流作用,這種混合風(fēng)輪的效率依然很低,而且這種風(fēng)輪和達(dá)里厄風(fēng)輪一樣具有無法對風(fēng)輪實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)限速的缺點(diǎn),可利用風(fēng)速范圍較窄;優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低。
  上述大多數(shù)升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片安裝角(葉片弦線和風(fēng)輪切線之間的夾角)一般為固定式,安裝角固定的升力型風(fēng)力機(jī)相對結(jié)構(gòu)簡單,但難以實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)超速控制,為了達(dá)到超速控制的目的,擴(kuò)大可利用風(fēng)速范圍,現(xiàn)有絕大部分小型升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)都采用卸載電阻或短路方式進(jìn)行超速控制,但通過大量風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)證明,利用卸載電阻甚至于短路方式僅適合應(yīng)用于有限風(fēng)速條件下和百瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力機(jī),高風(fēng)速下和較大型垂直軸風(fēng)力機(jī)并不適合用卸載電阻或短路用于超速控制。
  還有一款是有限可變安裝角的小型垂直軸風(fēng)力機(jī)是所謂“有限可變安裝角”是指葉片安裝角在有限范圍內(nèi)受控變化。有限可變安裝角垂直軸風(fēng)力機(jī)如同水平軸風(fēng)力機(jī)的變漿距功能,不提高垂直軸風(fēng)力機(jī)的效率,僅實(shí)現(xiàn)超速控制。該技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)大了垂直軸風(fēng)力機(jī)的可利用風(fēng)速范圍,適合于千瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力機(jī)做超速控制,極大地提高了千瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力機(jī)的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值,為千瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力機(jī)的商業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。

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