垂直轴风力机技术讲座2阻力型垂直轴风力机.pdf

第 27 卷第 2 期可再生能源
年月
2009 4 Renewable Energy Resources Apr. 2009
垂直轴风力机技术讲座( 二)
阻力型垂直轴风力机
李岩
东北农业大学工程学院黑龙江哈尔滨
( , 150030)
中图分类号: TK83 文献标志码: B 文章编号: 1671-5292(2009)02-0119-03
阻力型风力机工作原理
1 续表 1
升力与阻力物体形状阻力系数雷诺数
CD Re
如图所示在流体中的物体所受到的力可以分解
1 , F 椭圆柱→○ 104~105
半凹圆筒
为一个垂直于来流的升力分量 L 和一个平行于来流的阻→) >104
半凸圆筒 4
力分量 D。不同形状,不同大小物体的升力与阻力是不同→( >10
半凹球
的一般采用无量纲参数升力系数和阻力系数来→) >104
, ( C C ) )
L D 半凸球 4
表述→ >10
。锥角
圆锥体 ( 60°) 4
→茳锥角>10
( 30°)
阻力型风力机的最大风能利用系数
风能利用系数功率系数是指单位时间内风力机
图 1 在流体中的物体受力分析( )CP
所获得的能量与风能之比它是评定风力机气动特性优劣
L 。
C = (1)
L 1 的主要参数其定义如式
ρAU2 , (3):
2
P 2
D Cp= =4α(1-α) (3)
C = (2) 1 3
D 1 ρAU
ρAU2 2
2
U-V
式中为空气密度 3 为相对来流的投影面积 2 α= (4)
:ρ,kg/m ;A ,m ; U
为来流速度
U ,m/s。式中:P为风力机的功率,kW;V 为风力机处的风速,m/s;
升力系数和阻力系数的大小与物体的形状物体与来
、α为风速减少率。
流的夹角和流体的雷诺数有关升力型风力机主要利用升
。不同类型风力机的风能利用系数是不同的。利用连
力的作用来工作而阻力型风力机主要是利用阻力来工
, 续方程、伯努里方程和动量方程可以推导出理想升力型
作。表 1 给出了一些典型形状物体的阻力系数,以供设计风力机的最大风能利用系数为这就是著名
CPmax ,
时参考
。的贝茨(Betz)理论,该极限值也被称为贝茨极限。这说明
表 1 典型形状物体的阻力系数
即使是理想的风力机, 从风中所获得能量的最高效率也
物体形状阻力系数 C 雷诺数 Re
D 不会超过 60%。
平板→ >104
圆板→○ >104
圆柱→○ 103~105
方柱→□ >104
方柱→◇ >104
三角柱→茳 >104
三角柱→荥 >104
图 2 阻力型风力机受力模型
收稿日期: 2009-02-25。
李岩男博士副教授国家自然科学基金项目主持人主要从事风能研究和各种可再生能源的综合利用与开发
作者简介: (1972-), , , , , 。
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