变桨矩垂直轴风力机总体设计方案研究

论文摘要

水平轴风力机和垂直轴风力机是风力机的两种基本形式。传统的垂直轴风力机由于启动性能较差、风能利用率较低没有得到大规模的应用,本文初步开发一种变桨矩垂直轴风力机,能够提高转矩和风能利用率。本文分析了垂直轴风力机的气动原理,进行了新型的风力机的功能设计;根据变桨矩方式的研究,进行了一种具体的变桨矩风轮的概念设计,并建立仿真模型,进行运动仿真分析,验证了设计方案的可行性;确定了变桨矩垂直轴风力机坐标系的建立方法和载荷分析,并根据载荷分析,确定了风轮的总体结构设计。本文为进一步研制高效率低成本的新型风力机打下了基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势
• 1.3 课题的研究意义
• 1.4 课题的研究内容
• 第二章 变桨矩垂直轴风力机的气动原理与功能设计
• 2.1 基本垂直轴风力机的工作原理
• 2.1.1 阻力型风力机的工作原理
• 2.1.2 升力型风力机的工作原理
• 2.2 垂直轴风力机变桨矩的设计思想
• 2.3 垂直轴风力机变桨矩运行方式的制定
• 2.3.1 叶片的攻角变化分析
• 2.3.2 叶片的气动力分析
• 2.3.3 变桨矩运行方式
• 2.3.4 变桨矩方式结果分析
• 2.4 变桨矩垂直轴风力机风轮的基本功能设计
• 2.5 本章小结
• 第三章 变桨矩垂直轴风力机的总体技术方案
• 3.1 变桨矩垂直轴风力机的总体参数设计
• 3.1.1 风力机特征风速的确定
• 3.1.2 风轮参数的确定方法
• 3.2 变桨矩垂直轴风力机的总体布局设计
• 3.2.1 风轮布局
• 3.2.2 传力路线系统布局
• 3.3 绘制变桨矩垂直轴风力机的总体三视图
• 3.4 本章小结
• 第四章 变桨矩垂直轴风力机的载荷分析
• 4.1 坐标系的确定
• 4.1.1 建立坐标系
• 4.1.2 建立坐标系所要考虑的问题
• 4.2 变桨矩垂直轴风力机风轮的基本载荷分析
• 4.2.1 空气动力载荷（记作a）
• 4.2.2 重力载荷（记作g）
• 4.2.3 离心力载荷（记作p）
• 4.3 变桨矩垂直轴风力机塔架的主要载荷分析
• 4.4 变桨矩垂直轴风力机各零部件载荷的确定
• 4.5 本章小结
• 第五章 变桨矩垂直轴风力机风轮的总体结构设计
• 5.1 变桨矩垂直轴风力机的运动学分析
• 5.2 变桨矩机构的设计与运动仿真
• 5.2.1 变桨矩机构的设计
• 5.2.2 变桨矩机构的仿真模型
• 5.2.3 变桨矩机构的运动仿真
• 5.3 变桨矩垂直轴风力机风轮的结构设计
• 5.3.1 叶片的结构设计
• 5.3.2 支撑杆的结构设计
• 5.3.3 轮毂的结构设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 变桨矩垂直轴风力机风轮的设计实例
• 6.1 风力机的基本设计要求
• 6.2 风轮参数的确定
• 6.3 变桨矩垂直轴风力机的基本参数
• 6.4 支撑杆结构的确定
• 6.4.1 极限风速下的载荷情况
• 6.4.2 支撑杆结构的校核设计
• 6.5 变桨矩垂直轴风力机风轮的总体结构
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况