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内容简介

　　《垂直轴风力机原理与设计》是一本关于垂直轴风力机设计的著作，是比较系统、全面的基础研究。《垂直轴风力机原理与设计》读者对象为相关专业研究人员和高等院校高年级本科生、研究生和技术人员。

目录

第1章 风能／1

1．1 风定义及特点／l

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／ll

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／9l

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 JohnsotrKing模型／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 双致新盘动量理论／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 这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 二次效应对迭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／21l

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／Z29

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／235

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 rrl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 g-(15 m)悬臂式研究用风力机(荷兰)／253

7．3．6 Sandia 17m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 FloWindl7m和19171商用风力机／256

7．4．3 lndal Technologies 50 kW(11．2 m)和6 400／500 kW(24m)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／．3 02

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 迭里厄风力机设计／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

前言/序言

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鲍曼不记得自己是怎么从主控甲板走回中央旋转区的。现在，他有点惊异地发现自己坐在小小的厨房里，手里有一大杯喝了一半的咖啡。他慢慢开始意识起自己的周遭环境，就好像一个人从一场服药后的漫长睡眠中苏醒过来一样。%D%A 两名组员中有一人死去的话，活着的那人一定要立刻从冬眠的人中唤醒一名替代者。按计划，地球物理学家怀海德是第一个该唤醒的人，然后是卡明斯基，然后是亨特。%D%A 唤醒的程序由哈儿控制——这是考虑到一旦两名人类同事同时失去行动能力，还可以让哈儿执行任务。不过也可以不受哈儿的监控，人工手动操控，让各个冬眠单位完全独立作业。在现在这种特殊情况下，鲍曼强烈倾向于采取后者。%D%A “哈儿，”他说，尽可能让自己的声音镇定些，“把所有冬眠单元都转为手动操控。”%D%A “所有单元吗，戴维？”%D%A “是的。”%D%A “可否容我指出，目前只需替换一位。其他人员应该在112天之后才唤醒。”%D%A “我很清楚这一点。不过我还是想这么做。”%D%A “戴维，你确定真的需要叫醒谁吗？我们两个就可以照应过来。我在宇宙飞船上的内存足以处理所有任务上的需要。”%D%A 这到底是他想像力太过发达，还是哈儿说话的声音里真有一丝恳求的意味？鲍曼不由得怀疑起来。然而尽管他的话听起来相当合理，却让鲍曼感到更加不安。%D%A 哈儿提出这样的建议，不可能是一时搞错——他完全明白由于普尔已经死去，现在一定要把怀海德唤醒。哈儿在这个时候提出的，是任务规划上的一项重大改变，逾越了分寸。%D%A 先前发生的一切都可能只是一连串的意外，但这一点，却是叛变的第一个迹象。鲍曼不记得自己是怎么从主控甲板走回中央旋转区的。现在，他有点惊异地发现自己坐在小小的厨房里，手里有一大杯喝了一半的咖啡。他慢慢开始意识起自己的周遭环境，就好像一个人从一场服药后的漫长睡眠中苏醒过来一样。%D%A 两名组员中有一人死去的话，活着的那人一定要立刻从冬眠的人中唤醒一名替代者。按计划，地球物理学家怀海德是第一个该唤醒的人，然后是卡明斯基，然后是亨特。%D%A 唤醒的程序由哈儿控制——这是考虑到一旦两名人类同事同时失去行动能力，还可以让哈儿执行任务。不过也可以不受哈儿的监控，人工手动操控，让各个冬眠单位完全独立作业。在现在这种特殊情况下，鲍曼强烈倾向于采取后者。%D%A “哈儿，”他说，尽可能让自己的声音镇定些，“把所有冬眠单元都转为手动操控。”%D%A “所有单元吗，戴维？”%D%A “是的。”%D%A “可否容我指出，目前只需替换一位。其他人员应该在112天之后才唤醒。”%D%A “我很清楚这一点。不过我还是想这么做。”%D%A “戴维，你确定真的需要叫醒谁吗？我们两个就可以照应过来。我在宇宙飞船上的内存足以处理所有任务上的需要。”%D%A 这到底是他想像力太过发达，还是哈儿说话的声音里真有一丝恳求的意味？鲍曼不由得怀疑起来。然而尽管他的话听起来相当合理，却让鲍曼感到更加不安。%D%A 哈儿提出这样的建议，不可能是一时搞错——他完全明白由于普尔已经死去，现在一定要把怀海德唤醒。哈儿在这个时候提出的，是任务规划上的一项重大改变，逾越了分寸。%D%A 先前发生的一切都可能只是一连串的意外，但这一点，却是叛变的第一个迹象。

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