升力型垂直轴风力机叶片攻角调节的方式

靠风力直接推动叶片摆动,用挡杆限制摆动角度。在叶片长度方向有叶片转轴,叶片转轴位置在叶片的压力中心前侧(标准的常用翼型正常运行时压力中心在离叶片前缘1/4叶片弦长位置),叶片通过叶片转轴安装在风轮的叶片支架上,叶片可绕轴转动。叶片转轴设在离叶片前缘1/4叶片弦长前的位置,可保证叶片在任何角度风对叶片的作用力合力的作用点在转轴的后方,能使叶片随风摆动。在支架上还有挡杆限制叶片摆动的角度,图4是其结构示意图。

图5是叶片受风力作用下叶片摆动的示意图,叶片随风摆动可使风力机在较低的风速下也能较好的工作,叶片旋转至风轮向风侧时,叶片向风轮内侧偏摆,叶片旋转至风轮背风侧时,叶片向风轮外侧偏摆,均能形成较大的转矩力,图中叶尖速比约为2,左方是叶片旋转至风轮向风侧时受力状况,右方是叶片旋转至风轮背风侧时受力状况。

这种方式优点是风力机能够自起动,而且在低风速到较高的风速下都能工作。
缺点是叶片运行至90度或270度附近的区域时,叶片摆至两侧挡杆间的位置,处于顺风位置,没有升力仅有阻力。而且随叶尖速比的增加,叶片处于顺风的区域加大;如果叶片可摆动的范围是±15度,叶片的最高叶尖速比就不会超过4,因为叶尖速比超过4时,叶片在风轮旋转整周都处于顺风位置,没有升力仅有阻力,即使没有负荷,转速也不会增加。 所以叶片可摆动的范围若超过±15度时风力机风能利用效率会明显降低,若叶片可摆动的范围小于±15度时风力机自起动能力会很差。

从结构上看优点是:结构简单,运动副最少,加工安装维护容易。缺点是频繁撞击挡块易造成构件损伤、噪声也大。

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