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垂直轴风力机翼型动态气动性能研究
引言
风能作为一种清洁、可再生的能源，受到越来越多的关注。垂直轴风力机（VerticalAxisWindTurbine，简称VAWT）因其具有在多种条件下均能发电的特点、容易安装维护等优点，近年来越来越受到关注。然而，VAWT的效率相对于水平轴风力机（HorizontalAxisWindTurbine，简称HAWT）仍有待提高。在VAWT的改进过程中，风机翼型的气动性能是一个非常重要的因素。本文旨在通过研究垂直轴风力机翼型的动态气动性能，探讨如何提高VAWT效率，从而推广应用VAWT。
研究内容
1.垂直轴风力机
VAWT是一种能利用风能转化成电能的装置，它的主要特点是转子轴线与风速方向垂直。VAWT最早记录可以追溯到7世纪，当时波斯人使用由苇叶构成的垂直轴风力机为其浇灌庄稼。如今，VAWT已成为一种发展成熟的新型能源设备，并被广泛应用于工业、民用等领域。
2.垂直轴风力机的气动性能
VAWT的气动性能主要包括以下三个方面的内容：
①动态气动力学：指风的流态变化对VAWT叶片产生的气动力的影响，包括风力作用在悬臂臂长上的力、翼型受到的气动力、风向变化对气动力的影响等。
②翼型：VAWT的翼型是影响其气动性能的关键因素之一。不同的翼型对产生的升力和阻力大小、前缘形状的圆润程度、有无气动性断流等都存在很大差异，这直接影响到VAWT的发电效率。
③叶片布局：VAWT的叶片布局通常采用直线、三角形、平行四边形等形状，不同的布局对VAWT的局部阻力、叶尖漏气、叶片间干扰等方面存在影响。
3.不同翼型动态气动性能的比较
目前VAWT的翼型种类繁多，常见的有板翼、混合翼和空气动力学翼等。下面将对这些翼型在动态气动性能方面的比较作一简要叙述：
①板翼：由于其翼型浑圆、前缘无襟翼、后缘无前缘爆震波等特点，板翼的升力和阻力大小较小，但是受力方向不稳定，容易导致疲劳失效。
②混合翼：混合翼是将板翼和对称翼等组合得到的翼型，其优点在于由于采用对称型，所以不会出现升力异常，且在工作状态下叶片倾角也不需要过大。然而，其阻力比较大，不利于VAWT发电效率的提高。
③空气动力学翼：空气动力学翼由于采用了精细的内部空气流动结构，在低雷诺数下依然能够产生稳定连续的升力和较小阻力。由于其升力和阻力大小的平衡，可以达到较高的效率。
结论
VAWT作为未来清洁能源发展的趋势，其势能转换效率的提高是开发其潜力的关键。研究发现，优化翼型和配备高效的控制系统是提高VAWT效率的关键，而翼型、叶片布局等因素又是高效控制系统的保障。因此，在VAWT的开发和应用领域中，应继续加大对其翼型动态气动性能的研究和优化力度，为清洁能源的推广提供技术支持。