变桨矩垂直轴风力机总体设计方案研究的中期报告中期报告一、论文背景风力是一种广泛存在的天然能源，是一种安全、清洁、免费和可再生的能源。颈张基于这一考虑，风力发电技术在世界范围内得到了广泛的研究和应用。风力机转子的设计是风力发电技术的关键，对于风力机的性能和经济性具有重要意义。目前，风力机转子结构主要有水平轴和垂直轴两种。其中，变桨矩垂直轴风力机具有结构简单、启动性能好、适应性强等优点，逐渐成为风力发电行业的研究热点。二、研究内容和进展（一）研究内容本研究旨在设计一种变桨矩垂直轴风力机转子总体结构方案，提高垂直轴风力机的发电效率和经济性。具体研究内容如下：1.分析比较不同类型的垂直轴风力机转子结构、研究其优缺点和适用情况；2.研究桨叶的形状、材料以及叶片的变桨控制方式，确定变桨机构在整个转子系统中的位置和作用；3.设计转子的整体结构，包括桨叶、旋转轴、扭矩支撑梁、变桨机构等元件的组合方式，考虑各元件之间的运动特点、力学特性和受力特点以及其对发电效率的影响；4.使用CAD等软件进行建模、仿真与优化，为后续的试验验证提供可靠的基础。（二）研究进展本研究已经进行了一定的文献调研和理论分析。根据文献调研和理论分析，本研究初步确定了垂直轴风力机转子的整体结构和变桨机构的形式。具体进展如下：1.比较了目前常见的垂直轴风力机转子结构，分别是直叶型、弧叶型和鼓型转子。初步确定本研究将采用弧叶型转子，因其具有良好的启动性能和稳定性；2.桨叶的形状将采用独特的叶片结构，结合流体力学原理和叶片材料的强度、刚度等因素进行设计。变桨机构将采用电机驱动液压缸和万向节传动器的组合方式，以实现高效的叶片变桨控制；3.转子结构采用通过旋转轴垂直于机座，扭矩支撑梁位于旋转轴两侧的双向布局，增加了转子的稳定性和承载能力；4.研究使用CAD等软件对模型进行建模、仿真和优化，初步发现该方案的发电效率和经济性较高。三、下一步研究计划1.对风力机转子的各组成部分进行更加详细的设计和分析，考虑各部分之间的配合和相互制约关系，并进行优化设计；2.进行风洞实验验证转子的运行性能，并对仿真结果进行验证和调整；3.在此基础上，设计并制造一具样机，进行实测试验和性能评估；4.进一步尝试使用新材料和新工艺提高风力机转子的发电效率和经济性，探索更加高效、节能、环保的垂直轴风力机转子设计方案。四、参考文献[1]张志华.垂直轴风力机叶片的设计及应用研究[D].哈尔滨工业大学,2018.[2]孙铁志.新型倍功率垂直轴风力机可行性研究[J].环境科学测评,2020,15(05):141-146.