新型垂直軸風力機(H型)的設計原理
鑒於很多網友對新型垂直軸風力機(H型)的設計原理比較感興趣，這裏詳細闡述壹些設計原理和技術指標，希望能讓大家有更深入的了解。
最早的垂直軸風力機是弧形雙葉片結構(φ型或Darieu)。因其受風面積小，啟動風速高，壹直沒有得到大力發展。我國前幾年也做了壹些嘗試，但效果總是不盡如人意。有朋友問:為什麽用φ形設計而不是現在的H形結構？其實這和科技的發展，尤其是計算機的發展是息息相關的。由於H型垂直軸風力機的設計需要大量的氣孔力學計算和數字仿真計算，用手工方法計算至少需要幾年的時間，而且壹次計算得不到正確的結果，所以在計算機還不是很發達的時代，人們根本無法完成這種設計思想。
由於特殊應用的需要，我國在2001率先進行了這項研究，並在接下來的兩年中繼續完善產品。2003年初，產品走向成熟，以這種新型垂直軸風力發電機為主要設備的風光互補系統在海島和前沿被大量采用。
目前，MUCE和壹家日本公司是世界上該產品的主要R&D和生產單位。
下面我將詳細解釋H型垂直軸風力發電機的技術原理:
壹、技術原理
該技術采用氣孔力學原理，針對垂直軸旋轉的風洞模擬，葉片呈飛機機翼形狀，使風輪旋轉時不受變形影響，改變其效率。它是由4-5片垂直排列的葉片組成，風輪是由壹個4角或5角輪轂固定並與葉片連接的連桿組成。風輪帶動稀土永磁發電機發電，送至控制器控制和傳輸負載所用的電能。
根據氣條理論，技術原理可以選擇垂直於風機轉軸的切面進行模型計算。根據葉片的實際尺寸，每個葉片的旋轉軸之間的距離為n米。采用CFD技術計算模擬氣動系數，采用離散數值方法求解翼型剖面氣動力。采用網格法比較雷諾數流動的渦分布，形成高雷諾數下納維爾-斯托克斯方程數值模擬計算的主要結果。
利用稀土永磁材料發電原理，配合風輪與空氣孔力學原理，采用直驅式結構旋轉發電。
專利技術:壹臺風力發電機(專利號:ZL200420081310.2)。
二、權力特征
根據H型風力發電機的原理，風輪轉速快速增加(扭矩快速增加)，其發電速度也相應增加，發電曲線變得飽滿(如下圖所示)。在相同功率下，垂直軸風力機的額定風速小於現有水平軸風力機，在低風速運行時也能產生更多的功率。
第三，結構
由於這種設計結構采用了特殊氣孔的力學原理、三角矢量法的連接方式和直驅結構原理，風輪的受力主要集中在輪轂上，因此具有較強的抗風能力。這種設計的特點還體現在對周圍環境的影響上。新型垂直軸風力發電機的優點是非常明顯的，因為它的無噪聲運行和電磁幹擾小。
垂直軸直線葉片永磁發電機風力發電系統結構圖
附:現有垂直軸風力源對比:
目前日本是該型垂直軸風力發電系統產品的最大生產國(2002年開始研究)，英國、加拿大等國目前也在開發。這些國家的產品在風機設計上大多采用平行連桿，對發電機輸出軸要求較高，結構相對復雜，現場安裝程序多。另外，從力學分析，功率越大，葉片越長，平行桿中心點與發電機軸中心點的距離越長，風阻越差。因此，MUCE采用三角矢量法來彌補上述的壹些缺點。