垂直軸風力機的現(xiàn)在和未來

　　摘 要： 本文主要介紹小型垂直軸風力機的類型，各類小型垂直軸風力機的優(yōu)缺點、小型垂直軸風力機的設計思想，以及小型垂直軸風力機主要設計參數(shù)的關聯(lián)性和未來垂直軸風力機的發(fā)展方向，也簡要介紹了磁懸浮在垂直軸風力機中的應用狀態(tài)。

　　 0 引言
　　小型垂直軸風力機具有無需對風向、無噪音、安全、可靠、外形美觀和維護簡單等優(yōu)點，目前已經(jīng)開始應用于城市中心區(qū)域的公共照明、居民家庭、大型戶外廣告、電信基站、油田、風電大樓、高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)、游船、鄉(xiāng)村電站等領域。由于國內(nèi)外各垂直軸風力機制造商使用的研發(fā)手段、研發(fā)工具的差異以及研發(fā)技術水平的參差不齊，導致垂直軸風力機外觀五花八門，大部分的產(chǎn)品性能難以與水平軸風力機相提并論。使得主流風力機廠商（大型水平軸風力機制造商）未進入該行業(yè)，也造成用戶對垂直軸風力機產(chǎn)生很多認識上的誤區(qū)。但因其具有傳統(tǒng)水平軸風力機難以比擬的優(yōu)勢，其地位也被越來越多的人重視，近些年越來越多的人摒棄傳統(tǒng)觀念，投入到該行業(yè)的研究與開發(fā)當中。
　　1垂直軸風力機分類
根據(jù)驅(qū)動垂直軸風力機轉(zhuǎn)動的氣動力的不同，垂直軸風力機可分為兩個主要類別，一類是利用空氣產(chǎn)生的阻力作功，典型的結(jié)構(gòu)是薩布紐斯型風力機( 有時也稱為S 型風力機)。它通常由兩枚軸線錯開的半圓柱形葉片組成，也有用3 至4 枚的，這種風力機往往上、下重疊多層。其優(yōu)點是啟動轉(zhuǎn)矩較大，缺點是由于圍繞著風輪產(chǎn)生不對稱氣流，從而對它產(chǎn)生側(cè)向推力更易產(chǎn)生振動，同時迎風面積大，抗風能力差，而且效率都很低，因此較難以商業(yè)化。
　　另一類是利用空氣產(chǎn)生的升力作功，葉片具翼型剖面，空氣繞葉片流動產(chǎn)生的合力形成轉(zhuǎn)矩。最典型的是達里厄（Darrieus）型垂直軸風力機和衍生出的H 型垂直軸風力機。達里厄（Darrieus）型風力機的結(jié)構(gòu)型式有Φ 型和特殊的Δ 型，其葉片多為2-3 枚， 裝置簡單， 成本也較低，但啟動性能差，因此也有人把這種風力機和薩布紐斯風力機組合在一起使用。H 型垂直軸風力機結(jié)構(gòu)型式較多，葉片和軸的連接形式也多樣化，不同的連接形式將影響風力機的氣動性能和力學結(jié)構(gòu)。通過對翼型、攻角、葉片數(shù)量和實度比等參數(shù)較好的選擇，以及良好的結(jié)構(gòu)設計后，該型垂直軸風力機具有較好的空氣動力學性能，其風能/ 電能的轉(zhuǎn)換效率可達到26%左右。
　　2 垂直軸風力機現(xiàn)狀