垂直轴风力机原理与设计PDF电子书下载

第1章 风能 1

1.1风定义及特点 1

1.2风力机 1

1.3风能利用 4

1.3.1并网发电厂 5

1.3.2分散式并网发电系统 5

1.3.3远程单机系统 5

1.4风能发展的优势及局限 6

1.5风能发展概览 7

1.6世界风能发展 7

1.7风能成本 10

1.8风能社会成本 11

1.8.1减少污染气体排放 11

1.8.2减缓全球气候变化 11

参考文献 12

第2章 垂直轴风力机发展状况 14

2.1 Madaras转子设想 14

2.2萨沃纽斯垂直轴风力机 15

2.2.1数学模型 16

2.2.2实验研究 18

2.3阻力驱动装置 23

2.4升力驱动装置 24

2.5 Giromill风力机 25

2.6侧风轴装置涡流模型 29

2.7气动特性 30

参考文献 30

第3章 达里厄风力机概念 32

3.1引言 32

3.2达里厄转子几何结构 36

3.2.1悬链线型叶片 37

3.2.2抛物型叶片 39

3.2.3 Troposkien叶片 40

3.2.4 Troposkien曲线修正型叶片 46

3.2.5 Sandia型叶片 48

3.3结果与讨论 50

参考文献 55

第4章 气动性能计算模型 58

4.1单流管模型 60

4.1.1气动性能 63

4.1.2单流管模型与实验比较 64

4.2多流管模型 67

4.3涡流模型 74

4.3.1自由尾迹涡模型 74

4.3.2固定尾涡模型 75

4.3.3涡流模型与实验比较 77

4.4高速升力线模型 77

4.5局部环流模型 82

参考文献 83

第5章 非定常空气动力学CFD模型 85

5.1引言 85

5.1.1动态失速现象 88

5.1.2动态失速数值模拟 89

5.2数值计算方案 89

5.2.1控制方程 89

5.2.2边界条件 91

5.2.3有限单元离散 92

5.2.4单元影响矩阵 93

5.2.5牛顿线性化 95

5.2.6算法 96

5.3湍流模型 96

5.3.1 Cebeci-Smith模型 97

5.3.2 Johnson-King模 99

5.4结果与讨论 101

5.4.1测试案例 102

5.4.2达里厄运动翼型 107

5.4.3流场结构 109

5.4.4气动特性 113

5.4.5讨论 114

5.5结论与建议 117

参考文献 118

第5章附录 120

A-5.1动量方程变换 120

A-5.2压力单值条件 121

A-5.3气动力系数计算 122

第6章 双致动盘多流管——实用设计模型 123

6.1双致动盘理论 123

6.2双致动盘动量理论 124

6.3叶素理论 129

6.3.1翼型气动特性 130

6.3.2阻力和侧向力系数 130

6.4达里厄风力机双致动盘多流管模型 132

6.4.1气动模型 134

6.4.2二次效应对达里厄转子气动特性的影响 150

6.4.3流管膨胀模型 160

6.5包含动态失速效应的达里厄风力机气动特性分析 169

6.5.1概述 170

6.5.2动态失速模型 171

6.6湍流风况下的达里厄转子气动性能 190

6.6.1气动分析 192

6.6.2风模型 194

6.7其他计算代码的预测效果比较 199

6.7.1气动性能 199

6.7.2与动量模型有关的结构力 200

6.8达里厄转子的叶尖与有限展弦比效应 202

6.8.1叶尖与有限展弦比效应 202

6.8.2结果与讨论 204

6.9 SNL翼型VAWTs性能预测 207

6.10 CARDAAV软件 211

6.10.1转子几何定义 212

6.10.2运行工况 213

6.10.3控制参数 213

6.10.4结果 214

参考文献 215

第7章 气动载荷及性能测试 221

7.1水槽实验 222

7.1.1 Texas Tech大学水槽实验 222

7.1.2达里厄风力机动态失速的水槽实验 229

7.1.3黏性流动模型（VFFVAT） 236

7.2风力机风洞实验 237

7.2.1加拿大国家研究委员会风洞测试 237

7.2.2 Sandia国家实验室风力机研究 239

7.2.3达里厄转子气动载荷的计算值与实验值比较 244

7.3达里厄风机户外测试 249

7.3.1 Sandia 5 m研究用风力机 249

7.3.2 NRC/Hydro-Quebec Magdalen Islands 24 m研究用风力机 250

7.3.3 NRC/DAF 6.1 m风力机研究 250

7.3.4 Lavalin Eole （64 m）研究用风力机 252

7.3.5先锋Ⅰ号（15 m）悬臂式研究用风力机（荷兰） 253

7.3.6 Sandia 17 m研究用风力机 253

7.4商用风力机样机 256

7.4.1 DOE 100 kW（17 m）达里厄风力机 256

7.4.2 FloWind 17 m和19 m商用风力机 256

7.4.3 Indal Technologies 50 kW（11.2 m）和6 400/500 kW（24 m）风力机 256

7.5达里厄风力机力矩的测量与计算 258

7.5.1简介 258

7.5.2测量与数据简化 260

7.5.3气动力矩的计算 263

7.5.4气动力矩的测量和预测 263

参考文献 267

第8章 达里厄风力机创新型气动装置 271

8.1自然层流翼型与变截面叶片 271

8.2气动制动器 279

8.3涡流发生器 281

8.4泵致阻尼 283

8.5前束角效果 284

8.6叶片弯度 287

8.7叶片粗糙度（污渍）、结冰和寄生阻力影响 288

8.7.1叶片粗糙度影响 288

8.7.2结冰影响 291

8.7.3寄生阻力影响 292

参考文献 293

第9章 达里厄风力机设计发展趋势 296

9.1风力机设计参数 296

9.1.1扫掠面积 296

9.1.2转子展弦比 298

9.1.3叶片翼型 301

9.1.4转子转速 301

9.1.5转子实度 301

9.1.6叶片材料及结构 302

9.1.7达里厄转子中心支柱 303

9.1.8水平支柱 303

9.1.9拉索 304

9.1.10悬臂式达里厄转子 305

9.1.11刹车装置类型和位置 306

9.1.12变速箱 307

9.1.13传动机构 307

9.1.14电动机／发电机 308

9.1.15变速 309

9.2达里厄风力机设计 309

9.2.1达里厄风力机设计要点 309

9.2.2未来可选设计 310

9.3水平轴与垂直轴风力机比较 311

9.3.1水平轴风力机与垂直轴风力机技术方面的比较 312

9.3.2垂直轴风力机的可行性 315

参考文献 315

第10章 风能可接受性及其环境社会因素 319

10.1引言 319

10.2环境方面 320

10.2.1人类环境方面 320

10.2.2自然环境方面 323

10.2.3风力机运行对环境的影响 324

10.3气体排放：风能和其他能源 325

10.4不同国家公众态度 326

10.5社会影响 328

10.6风能与传统能源 329

参考文献 331

附录A对称翼型空气动力学特性 334

附录B加拿大与全球风能产量 346

附录C全球风能网络网址 353