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风力发电机依靠叶片旋转将风能转换为电能。虽然风力发电机的形式多样,但不同种类的风力发电机利用各自的特性提高自身输出转矩和发电效率是它们的共性。垂直轴风力机的气动特性较好、不用安装调向装置、可以接受任意方向的来流、维护维修容易等优点受到了诸多学者的青睐。但也存在一些不足之处,垂直轴风力机在运行过程中出现动转矩周期波动性大、动转矩震荡剧烈破坏风轮旋转主轴稳定性、风力机功率输出不稳定等问题。本文对螺旋型垂直轴风力机进行气动特性研究,提高其输出转矩和风能利用率。(1)为螺旋型垂直轴风力机选取翼型,主要对NACA0009、NACA0012、NACA0015、NACA0018翼型在既定的结构参数和风场环境下进行二维仿真,模拟计算出最大升阻比,确定翼型选取NACA0012。(2)在不同风场环境下对不同叶片数的风力机进行二维仿真,分析其速度尾流云图、压力云图、静态压力曲线图,确定风力机最佳叶片数为3,以及风力机旋转时的尾流场对其他周围风力机的影响情况。(3)选取螺旋角度为30°、45°、60°、90°、120°、150°的螺旋型垂直轴风力机,在尖速比为0.6、0.8、1.0、1.2、1.8、2.0、2.4、2.8、3.2,风速为2m/s、4m/s、6m/s的情况下进行三维仿真。分析输出的速度云图、压力云图、湍流粘度云图以及力矩系数曲线和风能利用系数曲线,对数据进行处理,得到最大输出风能利用率为48.2%,确定最佳参数组合:风速为6m/s、尖速比为2、螺旋角为60°。(4)对不同螺旋角度的螺旋型垂直轴风力机气动特性研究后,选取四种螺旋角度(60°、90°、120°、150°)风力机进行风洞试验,监测输出值,得到风速与风力机转速、风速与风力机功率的关系数值关系,计算出风能利用率Cp的数值并绘制曲线,得到最大风能利用率为38.2%。(5)确定出最佳参数组合后,在平顶建筑上不同位置安装不同高度的螺旋型垂直轴风力机,分析两种方案中不同截面的速度云图,确定出螺旋型垂直轴风力机的合适安装距离。