內容簡介
《垂直軸風力機原理與設計》是一本關於垂直軸風力機設計的著作,是比較係統、全麵的基礎研究。《垂直軸風力機原理與設計》讀者對象為相關專業研究人員和高等院校高年級本科生、研究生和技術人員。
目錄
第1章 風能/1
1.1 風定義及特點/l
1.2 風力機/1
1.3 風能利用/4
1.3.1 並網發電廠/5
1.3.2 分散式並網發電係統/5
1.3.3 遠程單機係統/5
1.4 風能發展的優勢及局限/6
1.5 風能發展概覽/7
1.6 世界風能發展/7
1.7 風能成本/10
1.8 風能社會成本/11
1.8.1 減少汙染氣體排放/11
1.8.2 減緩全球氣候變化/ll
參考文獻/12
第2章 垂直軸風力機發展狀況/14
2.1 Madaras轉子設想/14
2.2 薩沃紐斯垂直軸風力機/15
2.2.1 數學模型/16
2.2.2 實驗研究/18
2.3 阻力驅動裝置/23
2.4 升力驅動裝置/24
2.5 Giromill風力機/25
2.6 側風軸裝置渦流模型/29
2.7 氣動特性/30
參考文獻/30
第3章 達裏厄風力機概念/32
3.1 引言/32
3.2 達裏厄轉子幾何結構/36
3.2.1 懸鏈綫型葉片/37
3.2.2 拋物型葉片/39
3.2.3 Troposkien葉片/40
3.2.4 Troposkien麯綫修正型葉片/46
3.2.5 Sandia型葉片/48
3.3 結果與討論/50
參考文獻/55
第4章 氣動性能計算模型/58
4.1 單流管模型/60
4.1.1 氣動性能/63
4.1.2 單流管模型與實驗比較/64
4.2 多流管模型/67
4.3 渦流模型/74
4.3.1 自由尾跡渦模型/74
4.3.2 固定尾渦模型/75
4.3.3 渦流模型與實驗比較/77
4.4 高速升力綫模型/77
4.5 局部環流模型/82
參考文獻/83
第5章 非定常空氣動力學cFD模型/85
5.1 引言/85
5.1.1 動態失速現象/88
5.1.2 動態失速數值模擬/89
5.2 數值計算方案/89
5.2.1 控製方程/89
5.2.2 邊界條件/9l
5.2.3 有限單元離散/92
5.2.4 單元影響矩陣/93
5.2.5 牛頓綫性化/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 結果與討論/101
5.4.1 測試案例/102
5.4.2 達裏厄運動翼型/107
5.4.3 流場結構/109
5.4.4 氣動特性/113
5.4.5 討論/114
5.5 結論與建議/117
參考文獻/118
第5章 附錄/120
A-5.1 動量方程變換/120
A-5.2 壓力單值條件/121
A-5.3 氣動力係數計算/122
第6章 雙緻動盤多流管――實用設計模型/123
6.1 雙緻動盤理論/123
6.2 雙緻新盤動量理論/124
6.3 葉素理論/129
6.3.1 翼型氣動特性/130
6.3.2 阻力和側嚮力係數/130
6.4 這裏厄風力機雙緻動盤多流管模型/132
6.4.1 氣動模型/134
6.4.2 二次效應對迭裏厄轉子氣動特性的影響/150
6.4.3 流管膨脹模型/160
6.5 包含動態失速效應的達裏厄風力機氣動特性分析/169
6.5.1 概述/170
6.5.2 動態失速模型/171
6.6 湍流風況下的達裏厄轉子氣動性能/190
6.6.1 氣動分析/192
6.6.2 風模型/194
6.7 其他計算代碼的預測效果比較/199
6.7.1 氣動性能/199
6.7.2 與動量模型有關的結構力/200
6.8 達裏厄轉子的葉尖與有限展弦比效應/202
6.8.1 葉尖與有限展弦比效應/202
6.8.2 結果與討論/204
6.9 SNL翼型VAWTs性能預測/207
6.10 CARDAAV軟件/21l
6.10.1 轉子幾何定義/212
6.10.2 運行工況/213
6.10.3 控製參數/213
6.10.4 結果/214
參考文獻/215
第7章 氣動載荷及性能測試/221
7.1 水槽實驗/222
7.1.1 Texas Tech大學水槽實驗/222
7.1.2 達裏厄風力機動態失速的水槽實驗/Z29
7.1.3 黏性流動模型(VFFVAT)/236
7.2 風力機風洞實驗/237
7.2.1 加拿大國傢研究委員會風洞測試/235
7,2.2 Sandia國傢實驗室風力機研究/239
7.2.3 達裏厄轉子氣動載荷的計算值與實驗值比較/244
7.3 達裏厄風機戶外測試/249
7.3.1 Sandia 5 rrl研究用風力機/249
7.3.2 NRC/Hydro-Quebec Magdalen Islands 24 m研究用風力機/250
7.3.3 NRC/DAF 6.1 m風力機研究/250
7.3.4 Lavalin Eole(64 m)研究用風力機/252
7.3.5 先鋒I g-(15 m)懸臂式研究用風力機(荷蘭)/253
7.3.6 Sandia 17m研究用風力機/253
7.4 商用風力機樣機/256
7.4.1 DOE 100 kw(17 m)達裏厄風力機/256
7.4.2 FloWindl7m和19171商用風力機/256
7.4.3 lndal Technologies 50 kW(11.2 m)和6 400/500 kW(24m)風力機/256
7.5 達裏厄風力機力矩的測量與計算/258
7.5.1 簡介/258
7.5.2 測量與數據簡化/260
7,5.3 氣動力矩的計算/263
7.5.4 氣動力矩的測量和預測/263
參考文獻/267
第8章 達裏厄風力機創新型氣動裝置/271
8.1 自然層流翼型與變截麵葉片/271
8.2 氣動製動器/279
8.3 渦流發生器/281
8.4 泵緻阻尼/283
8.5 前束角效果/284
8.6 葉片彎度/287
8.7 葉片粗糙度(汙漬)、結冰和寄生阻力影響/288
8.7.1 葉片粗糙度影響/288
8.7.2 結冰影響/291
8.7.3 寄生阻力影響/292
參考文獻/293
第9章 達裏厄風力機設計發展趨勢/296
9.1 風力機設計參數/296
9.1.1 掃掠麵積/296
9.1.2 轉子展弦比/298
9.1.3 葉片翼型/301
9.1.4 轉子轉速/301
9.1.5 轉子實度/301
9.1.6 葉片材料及結構/.3 02
9.1.7 達裏厄轉子中心支柱/303
9.1.8 水平支柱/303
9.1.9 拉索/304
9.1.10 懸臂式達裏厄轉子/305
9.1.11 刹車裝置類型和位置/306
9.1.12 變速箱/307
9.1.13 傳動機構/307
9.1.14 電動機/發電機/308
9.1.15 變速/309
9.2 迭裏厄風力機設計/309
9.2.1 達裏厄風力機設計要點/309
9.2.2 未來可選設計/310
9.3 水平軸與垂直軸風力機比較/311
9.3.1 水平軸風力機與垂直軸風力機技術方麵的比較/312
9.3.2 垂直軸風力機的可行性/315
參考文獻/315
第10章 風能可接受性及其環境社會因素/319
10.1 引言/319
10.2 環境方麵/320
10.2.1 人類環境方麵/320
10.2.2 自然環境方麵/323
10.2.3 風力機運行對環境的影響/324
10.3 氣體排放:風能和其他能源/325
10.4 不同國傢公眾態度/326
10.5 社會影響/328
10.6 風能與傳統能源/329
參考文獻/331
附錄A 對稱翼型空氣動力學特性/334
附錄B 加拿大與全球風能産量/346
附錄C 全球風能網絡網址/353
前言/序言
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