垂直轴风力机原理与设计

第1章 风能1.1 风定义及特点l1.2 风力机1.3 风能利用1.3.1 并网发电厂1.3.2 分散式并网发电系统1.3.3 远程单机系统1.4 风能发展的优势及局限1.5 风能发展概览1.6 世界风能发展1.7 风能成本1.8 风能社会成本1.8.1 减少污染气体排放1.8.2 减缓全球气候变化ll参考文献第2章 垂直轴风力机发展状况2.1 Madaras转子设想2.2 萨沃纽斯垂直轴风力机2.2.1 数学模型2.2.2 实验研究2.3 阻力驱动装置2.4 升力驱动装置2.5 Giromill风力机2.6 侧风轴装置涡流模型2.7 气动特性参考文献第3章 达里厄风力机概念3.1 引言3.2 达里厄转子几何结构3.2.1 悬链线型叶片3.2.2 抛物型叶片3.2.3 Troposkien叶片3.2.4 Troposkien曲线修正型叶片3.2.5 Sandia型叶片3.3 结果与讨论参考文献第4章 气动性能计算模型4.1 单流管模型4.1.1 气动性能4.1.2 单流管模型与实验比较4.2 多流管模型4.3 涡流模型4.3.1 自由尾迹涡模型4.3.2 固定尾涡模型4.3.3 涡流模型与实验比较4.4 高速升力线模型4.5 局部环流模型参考文献第5章 非定常空气动力学cFD模型5.1 引言5.1.1 动态失速现象5.1.2 动态失速数值模拟5.2 数值计算方案5.2.1 控制方程5.2.2 边界条件9l5.2.3 有限单元离散5.2.4 单元影响矩阵5.2.5 牛顿线性化5.2.6 算法965.3 湍流模型5.3.1 Cebeci—Smith模型5.3.2 Joh otrKing模型5.4 结果与讨论5.4.1 测试案例5.4.2 达里厄运动翼型5.4.3 流场结构5.4.4 气动特性5.4.5 讨论5.5 结论与建议参考文献第5章 附录A-5.1 动量方程变换A-5.2 压力单值条件A-5.3 气动力系数计算第6章 双致动盘多流管——实用设计模型6.1 双致动盘理论6.2 双致新盘动量理论6.3 叶素理论6.3.1 翼型气动特性6.3.2 阻力和侧向力系数6.4 这里厄风力机双致动盘多流管模型6.4.1 气动模型6.4.2 二次效应对迭里厄转子气动特性的影响6.4.3 流管膨胀模型6.5 包含动态失速效应的达里厄风力机气动特性分析6.5.1 概述6.5.2 动态失速模型6.6 湍流风况下的达里厄转子气动性能6.6.1 气动分析6.6.2 风模型6.7 其他计算代码的预测效果比较6.7.1 气动性能6.7.2 与动量模型有关的结构力6.8 达里厄转子的叶尖与有限展弦比效应6.8.1 叶尖与有限展弦比效应6.8.2 结果与讨论6.9 SNL翼型VAWTs性能预测6.10 CARDAAV软件21l6.10.1 转子几何定义6.10.2 运行工况6.10.3 控制参数6.10.4 结果参考文献第7章 气动载荷及性能测试7.1 水槽实验7.1.1 Texas Tech大学水槽实验7.1.2 达里厄风力机动态失速的水槽实验Z7.1.3 黏性流动模型(VFFVAT)7.2 风力机风洞实验7.2.1 加拿大国家研究委员会风洞测试7，2.2 Sandia国家实验室风力机研究7.2.3 达里厄转子气动载荷的计算值与实验值比较7.3 达里厄风机户外测试7.3.1 Sandia 5 rrl研究用风力机7.3.2 NRCHydro-Quebec Magdalen Islands 24 m研究用风力机7.3.3 NRCDAF 6.1 m风力机研究7.3.4 Lavalin Eole(64 m)研究用风力机7.3.5 先锋I g-(15 m)悬臂式研究用风力机(荷兰)7.3.6 Sandia 17m研究用风力机7.4 商用风力机样机7.4.1 DOE 100 kw(17 m)达里厄风力机7.4.2 FloWindl7m和19171商用风力机7.4.3 lndal Technologies 50 kW(11.2 m)和6 400500kW(24m)风力机7.5 达里厄风力机力矩的测量与计算7.5.1 简介7.5.2 测量与数据简化7，5.3 气动力矩的计算7.5.4 气动力矩的测量和预测参考文献第8章 达里厄风力机创新型气动装置8.1 自然层流翼型与变截面叶片8.2 气动制动器8.3 涡流发生器8.4 泵致阻尼8.5 前束角效果8.6 叶片弯度8.7 叶片粗糙度(污渍)、结冰和寄生阻力影响8.7.1 叶片粗糙度影响8.7.2 结冰影响8.7.3 寄生阻力影响参考文献第9章 达里厄风力机设计发展趋势9.1 风力机设计参数9.1.1 扫掠面积9.1.2 转子展弦比9.1.3 叶片翼型9.1.4 转子转速9.1.5 转子实度9.1.6 叶片材料及结构9.1.7 达里厄转子中心支柱9.1.8 水平支柱9.1.9 拉索9.1.10 悬臂式达里厄转子9.1.11 刹车装置类型和位置9.1.12 变速箱9.1.13 传动机构9.1.14 电动机发电机9.1.15 变速9.2 迭里厄风力机设计9.2.1 达里厄风力机设计要点9.2.2 未来可选设计9.3 水平轴与垂直轴风力机比较9.3.1 水平轴风力机与垂直轴风力机技术方面的比较9.3.2 垂直轴风力机的可行性参考文献第10章 风能可接受性及其环境社会因素10.1 引言10.2 环境方面10.2.1 人类环境方面10.2.2 自然环境方面10.2.3 风力机运行对环境的影响10.3 气体排放：风能和其他能源10.4 不同国家公众态度10.5 社会影响10.6 风能与传统能源参考文献附录A 对称翼型空气动力学特性附录B 加拿大与全球风能产量附录C 全球风能网络网址

《垂直轴风力机原理与设计(精)》(作者伊恩·帕拉斯基沃尤)适合关注并对发电、提水、灌溉、谷物碾磨和干燥、制热等用途垂直轴风力机设计感兴趣的读者，对于垂直轴风力机设计具有很好的参考价值。全书共分10章，各章相互衔接且自成体系。本书特色在于对垂直轴风力机(VAwT)研究现状进行了全面回顾，对现有不同理论方法间的联系进行了相应分析，以及对达里厄(Darrieus)垂直轴风力机流场物理特性的最新研究成果进行了详细论述。其中，基于主要设计理论和气动模型的性能计算结。果均与实验数据进行了对比，实验数据均来源于实验室测量以及样机试验。 全球化石燃料储备的枯竭与日益严重的环境问题，使得人们不得不重点发展适宜生态环境的可再生替代能源。 过去几年间，风能利用以50％的增长率快速发展，使之成为世界上增长速度最快的替代能源，并依靠其巨大的良性环境效应挖掘 出经济潜力。水平轴风力机(HAwT)和垂直轴风力机(VAwT)的应用，为将风能转换成电能或机械能提供了切实可行的途径。《垂直轴风 力机原理与设计(精)》(作者伊恩·帕拉斯基沃尤)基于达里厄概念着重论述了垂直轴风力机的气动设计与性能，同时 也通过水平轴风力机与垂直轴风力机之间的比较，讨论了风能作为替代能源之一的未来发展趋势及其社会经济与环境效益。 《垂直轴风力机原理与设计(精)》非常适合机械与航空工程领域学生、专业工程师、大学教 授，以及政府与行业部门的研究人员参考，同时也适合涉及风力机设计与风能开发理论、计算和实验方法的研究人员参考和使用。