煤炭、化石等能源的有限以及使用过程中的过度消耗,都严重约束着能源产业的可持续发展战略,而且这些能源的消耗产生了大量的污染物,对全球的环境和气候变化带来了严重影响。因此,可再生能源的开发与利用得到了全球的广泛关注,其中风能凭借其清洁、可循环利用等诸多优点而越来越受到重视,风力发电机的主要方式是将风能能源转化为电能。小型风力发电机设备成本低、方便安装和迁移、占地小,适合居住在分散的边远地区的农牧渔民、气象站、边防哨所等使用,符合中国国情。本课题研究用竹材制造小型风力发电机的叶片方法,探讨竹质叶片小型风力发电机平稳运行的可行性,解决偏远地区少量用电的需求,探索生物质材料的新用途。风力发电机的发电效率主要由叶片控制,叶片攻角、叶片弧度等因素直接决定,本文通过设计风力发电机叶片,并以重组竹材为原料加工成型,探索重组竹成型叶片强度、力学性能、发电效能等因素。研究主要结论如下:(1)根据贝茨理论、叶素理论和动量理论,简化设计风机叶片,确定叶片风轮直径为1.2m,叶片数目为3,尖速比为6,翼型为常用的NACA4412。SolidWorks软件进行三维建模,用五轴数控加工中心进行竹质叶片实体加工。(2)风机叶片以重组竹为原材料,与木材相比,重组竹的力学性能好,强度高,吸水膨胀率小,材料的尺寸稳定性好,耐磨性好;我国盛产竹子,重组竹的来源丰富,竹材的生长周期只需3-4年,可大量供应制造风机叶片,成本低。(3)在叶片安装攻角一定的情况下,风速从1.8m/s增加到6.7m/s,风速分十个阶段,取每段的平均风速,显示当风速增大时,电压呈稳定上升趋势,且不同攻角下风速-电压拟合直线相关系数均大于0.9,呈显著性相关。(4)当风速平均值相同情况下,风力发电机叶片攻角从10°到35°的范围变化时,风力发电机发电电压值先增大后减小,且攻角为20°时,电压值最大。由于小型风力发电机叶片的周边空去流场是极其复杂的三维非稳态流动,存在强烈的三维旋转效应和动态失速等一系列现象,因此实际计算最佳攻角20°与叶片理论最佳攻角15°存在偏差。综上结论,重组竹材设计的小型风力发电机组风机叶片的攻角、风速与发电电压成显著相关,且成正比,安装叶片过程中也存在最佳攻角,再加上重组竹本身强度、耐磨、成本等方面的优势,证明了重组竹作为制作小型风力发电机叶片方案可行性。