【摘要】：图8-1所示为一个最简单的阻力型垂直轴风轮应用实例，一个简单的纯平板式垂直轴风轮。定义v′／v1为风轮的叶尖速比λ，则从上述可以得出阻力型垂直轴风力的叶尖速比不大于1。若平板的阻力系数CT=1.3，则平板风轮最大风能利用系数为CP，max=0.193，与水平轴的相比，此风能利用系数明显较低。垂直轴风轮的转速决定了其输出功率的大小，只有在最佳转速时才能获得最佳风轮输出功率。
图8-1所示为一个最简单的阻力型垂直轴风轮应用实例，一个简单的纯平板式垂直轴风轮。其工作原理比较简单，风以速度v1流过平板时，对平板产生一个作用力D，且方向与风速度v1方向相同，作用力D称为阻力。如果设平板面积为A，旋转速度为v，此风轮的输出功率为
图8-1 叶片受力分析
式中 D——风对平板产生的阻力；
CT——平板的阻力系数。
将式（8-2）带入式（8-1）得出风轮输出功率完整的表达式为
分析式（8-3）可以发现，在风速v1和阻力系数CT已知的条件下，功率P为平板速度v的函数。当v=0时，P为0，表明气流对平板不做功；当v=v1即平板旋转线速度与风速相同时，P为0，表明气流依然不对平板做功。所以，在v／v1=0～1之间，必然存在一个最佳风轮转速vOP，可以使风轮的输出功最大。定义v′／v1为风轮的叶尖速比λ，则从上述可以得出阻力型垂直轴风力的叶尖速比不大于1。
风能利用系数CP为(www.xing528.com)
当
=0时，CP取最大值。计算可得，当
，CP值最大，为
若平板的阻力系数CT=1.3，则平板风轮最大风能利用系数为CP，max=0.193，与水平轴的相比，此风能利用系数明显较低。故此类垂直轴风力机很少用于发电。
垂直轴风轮的转速决定了其输出功率的大小，只有在最佳转速时才能获得最佳风轮输出功率。图8-2所示为某阻力型风轮的输出功率与叶尖速比的关系性能曲线。从图8-2可以看出，风轮在叶尖速比λ=0.35时，其输出的功率最大，在λ=0.2～0.5为高效运行区域。
图8-2 某风轮的性能曲线
图8-3 阻力差型风力机
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