毕业设计小型垂直轴风力发电系统设计（7） ㊣ 精品文档 值得下载

力学伯努利方程，作用于平板上的正压力为风速等效平板面积二〇年四月二十五日星期作用于平板的合力为四个叶片所受到的力最后传递到中间支撑杆，支撑杆为合金钢空心结构，重量轻，强度高，如图所示。

图中间支撑杆图支撑杆受力简图杆受弯矩为钢管截面模量为其中为外径为内径与外径比。

中间支撑杆二〇年四月二十五日星期受到最大弯应力查机械设计手册单行本常用工程材料表得合金钢的许用应力为，所以能够满足强度要求。

拉索的受力计算塔架的稳定方式有很多，有拉杆式拉索式桁架式等，而拉索式凭借其简单的结构低廉的价格及安装简易等特点被广泛应用于各种塔架的固定。

塔架用三条拉索固定与地面，每根拉索在水平面投影的夹角为，与塔架夹角为，拉索布置如图所示。

图拉索的布置按最不利原则，风速方向与轴平行，受力如图所示。

图单根拉索受力分析由图可得到下式二〇年四月二十五日星期查机械设计手册起重机部分可得如表所示。

表拉索力学性能钢丝绳公称直径材料近似质量钢丝公称抗拉强度钢丝绳最小破断拉力钢芯钢丝绳钢丝绳数据目前市场上能够买得到的钢绳成品有许多，南通力森钢丝绳有限公司生产的类钢丝绳直径为钢丝绳可以满足我们设计需求，在地面准确位置固定地脚螺栓钢筋，钢筋端部弯成环状与钢丝绳套环连接。

蓄电池和选型蓄电池的种类及工作基本原理电化学电池是种把氧化还原反应所释放出来的能量直接转变成低电压直流电能的装置，蓄电池分为酸性电池和碱性电池两大类，酸性电池也称铅酸电池，其电解质为硫酸，负极为，正极为。

铅酸蓄电池广泛应用于各个行业，电池价格便宜，为镉镍蓄电池的高倍率放电性能良好，可用于引擎启动，多用于汽车发动机的启动电池电压在使用蓄电池中最高，可达到且易于浮充使用，没有记忆效应。

鉴于以上优点，本次设计我们采用铅酸蓄电池来作为储能原件。

蓄电池选型沈阳松下蓄电池有限公司生产的型蓄电池满足我们的设计要求，基本参数如表所示。

表蓄电池参数二〇年四月二十五日星期松下蓄电池电池类型阀控密闭铅酸蓄电池使用产品容量电压其他特征箱体的设计箱体主要用于安装发电机等重要部件，使这些部件免受风雨的侵蚀，要求能够防锈密封。

箱体要有定的重量才能防止让整个系统重心比较低，起到稳定的作用。

箱体的外形设计本系统的箱体主要以圆柱形为主，上部小，下部偏大，呈阶梯状，如湍流风速变化基本上服从高斯函数，风速变动相对于风速均值服从正态分布，湍流强度是用来描述湍流总体水平的，计算公式如下式中为湍流强度效应空气垂直运动。

湍流往往是有这两种原因相互作用形成的。

湍流无法用简单的数学公式完整的表达出来，其复杂程度超出了人类现有的认识能力。

虽然它的活动遵循定的定律，但是人类想要用这些定律来描述湍流过程是相二〇年四月二十五日星期湍流特性湍流指的是短时间内的风速波动，随着海拔气候地形等变化。

影响湍流的因素很多，产生湍流的主要原因有由地形差异引起的气流与地表的摩擦。

由于空气密度差异和气温变化的热，如图所示。

图空气流的动能风功率计算公式为联立以上各式得从式容易看出风速对风能的影响是最大的，因此在沿海地区设计风力机时必须要考虑强台风对设备的影响。

垂直轴风力机二〇年四月二十五日星期第二章风力发电基本原理风特性风能量空气的流动现象称为风，风是由于不同地方的空气受热不均匀，从个地方向另个地方运动的空气分子产生的，风的能量就是空气分子的动能化德县启动运行，目前小样机组已投入运行开始发电，如图所示。

年，西峡瑞发水电设备公司和哈尔滨发电设备研究中心联合开发设计的垂直轴永磁风力发电机研制成功，并在张家口风电场安装运行。

图德化县拿大的公司，其主导产品是种额定功率为的升力型叶轮风力发电机，整套系统由玻璃钢纤维和钢材组成，约重，叶轮高，轮辐直径。

年，中国垂直风力发电机实验基地在内蒙古功率不稳定，其发展并不像水平轴风力机那么迅速。

随着计算科学的飞速发展，垂直轴风力机的优异空气动力性能尤其是达里厄风力机渐渐为世人所认识，近年来广泛受到各国研究人员的关注。

国外较大的风力发电公司有加储量小型垂直轴风力发电机发展概况二〇年四月二十五日星期垂直轴风力机或的风轮轴与风向垂直，风轮的转动与风向无关，但是由于其启动风速较高且功储量小型垂直轴风力发电机发展概况二〇年四月二十五日星期垂直轴风力机或的风轮轴与风向垂直，风轮的转动与风向无关，但是由于其启动风速较高且功率不稳定，其发展并不像水平轴风力机那么迅速。

随着计算科学的飞速发展，垂直轴风力机的优异空气动力性能尤其是达里厄风力机渐渐为世人那样需要消耗铀，它不需要燃料就可以源源不断地产生能源，建好之后除了日常的维护费用外几乎不需要其他费用支持。

风力发电的用法很多，既可以并网使用也可以离网使用，可以同太阳能起使用，也可以单独构成大型风力发电厂。

风力机的种类千奇百怪，设计思路五花八门，充分发挥了人类丰富的想象力和创造力，按轴的方向分有水平轴风力机垂直轴风力机，按驱动方式分有升力型和阻力型等等。

虽然目前世界各地的大部分风场所用的风力机为水平轴的，但由于垂直轴风力机，尤其提到达里厄型风力机，有着优越的空气动力性能，提高了效率，并且很大程度降低了造价，所以近年来广泛受到各国研究人员的关注。

垂直轴风力机的旋转半径可以小至两米，也可以大到数十米，发电风速范围比较广。

二〇年四月二十五日星期第章绪论国内外风力发电的发展现状及其趋势随着能源紧缺及化石燃料对环境污染日趋严重，开发新型能源成为各国经济发展的关键，目前可再生能源有太阳能风能地热能等。

风能发电是目前为止技术最为成熟，历史最为悠久的发电方式，是具有大规模发展潜力的可再生能源，有可能成为重要的替代能源。

自世纪起，水平轴风车产业就成为了农村经济结构的主要部分，而利用风力发电的历史可以追溯到世纪晚期，美国的研制了第台的直流风力机。

和记录了早期的风力机发展史。

年，苏联制造了台直径的巴拉克拉法帽风力机世纪年代早期，英国制造了台直径的安德鲁恩菲风力机。

年，丹麦建造了台直径的盖瑟风力机，年法国电力工业试验了台功率直径的风力机。

在德国，胡特于世纪年代和年代建立了些新型的风力机。

由于石油价格突然上涨，美国开始建造系列示范风力机组，如年的功率直径的风力发电机组和年的功率直径的风力发电机组。

目前世界上最大的风力发电机是德国制造的，高达，风轮直径，每个叶片长达，每片重，装机功率达到，如图所示。

图的型风力发电机我国风能资源丰富，根据第三次风能普查结果，我国技术可开发的陆地面积约为二〇年四月二十五日星期。

考虑到风电场中风力发电机组的实际布置能力，按照计算，陆上技术可开发量为。

目前我国风能资源开发利用的重点区域有内蒙古自治区辽宁省河北省吉林省甘肃省新疆维吾尔自治区江苏省等，其中内蒙古自治区技术可开发量约为，居全国之首如图所示。

图全年平均风能密度分布在国家可再生能源发展规划和风电装备国产化等相关政策的支持下，我过风电产业得到了快速发展，年中国不含台湾省新增风电装机台，容量，年同比增长累计风电装机台，容量，年同比增长。

台湾省当年新增风电装机台，容量累计装机台，容量，如图所示。

图历年我国装机储量小型垂直轴风力发电机发展概况二〇