小型H型垂直轴风车叶片的设计分析

张学忱， 李 山

（长春理工大学机电工程学院，吉林 长春 130022）

伴随着社会的发展，能源的供需矛盾日益突出。因此，对可再生能源的开发利用，特别是对风能的开发利用受到世界各国的广泛关注。据估计，地球上所接受的太阳辐射能有 2%转化成风能，装机容量可达10tw，风能具有取之不尽，用之不竭，不消耗能源，清洁卫生，分布广泛等特点；同时风能相对于太阳能来说，开发成本低，是可再生能源中最具前景的。风能日益受到广泛关注，对风力发电机的研究就是其中之一[1-2]。

据统计，截止2010年全国大约还有530万无电用户[3]，其中大部分集中在偏远地区，居住相对分散，如果采用常规电网来供电，从经济效益上是不行的。此外一些偏远的农场、牧场、林场以及部分工厂，由于距供电线路较远，架设新的供电新路成本太高，只有采用独立的风力供电系统才能解决供电问题。

本文对小型垂直轴风车叶片进行参数设计、载荷分析 ，为叶片设计提供了参考。

1 垂直轴风车的优势

风车按照风轮轴的不同，可以分为水平轴风车和垂直轴风车。能量驱动链（即风轮、主轴、变速箱、发电机）呈水平方向的，称为水平轴风车（水平轴风力发电机）。能量驱动链呈垂直方向的，称为垂直轴风车（垂直轴风力发电机）。

垂直轴风车很早就被应用于人类的生活领域中，中国最早利用风力的形式就是垂直轴风车。由于人们普遍认为垂直轴风车的叶尖速比不可能大于1，风能利用率低于水平轴风车，因此现在使用最多的为水平轴风车，而垂直轴风车长期得不到重视。……