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垂直轴风力机
- 作者:蔡新 高强 潘盼 郭兴文
- 出版社:中国水利水电出版社
- 出版日期:2016年02月
- ISBN:978-7-5170-4101-6
- 页数:158
优惠价:
¥
21.00
定价:
¥
35.00
标签:新能源
图书详情
内容简介
本书是《风力发电工程技术丛书》之一。本书详细介绍了垂直轴风力机的结构体系特点及工作性态,主要内容包括垂直轴风力机空气动力学、结构设计、现代计算方法、新型结构型式、疲劳寿命、运行调控与维护、风场特性等。
本书可供风力发电领域科研、设计、施工及运行管理的工程技术人员阅读参考,也可作为高等院校相关专业师生的教学参考书。
目录
- 《风力发电工程技术丛书》编委会
- 前言
- 第1章 绪论
- 1.1 风能利用
- 1.1.1 风能特点
- 1.风能的优越性
- 2.风能的弊端
- 1.1.2 风能利用的主要形式
- 1.风力提水
- 2.风帆助航
- 3.风力制热
- 4.风力发电
- 1.2 风力发电技术
- 1.2.1 风力机类型
- 1.水平轴风力机
- 2.垂直轴风力机
- 1.2.2 风力发电方式
- 1.2.2.1 离网型风力发电
- 1.独立运行方式
- 2.组合运行方式
- 1.2.2.2 并网型风力发电
- 1.3 垂直轴风力机的发展
- 1.3.1 垂直轴风力机分类
- 1.3.1.1 阻力型风力机
- 1.Blyth-Rotor型风力机
- 2.LaFond型风力机
- 3.Savonius型风力机
- 4.风杯式风力机
- 1.3.1.2 升力型风力机
- 1.Giromill型风力机
- 2.Gorlov型风力机
- 3.Darrieus型风力机
- 1.3.1.3 组合型风力机
- 1.3.2 垂直轴风力机商用成熟机型
- 1.3.2.1 Mariah Energy System系列
- 1.3.2.2 Flowind系列
- 1.3.2.3 UGE系列
- 1.3.2.4 WS系列
- 1.3.3 国外垂直轴风力机的启示
- 1.3.3.1 小型垂直轴风力机的优势
- 1.维修保养方面
- 2.风能利用效率方面
- 3.与环境的和谐方面
- 1.3.3.2 国外小型垂直轴风力发电进展对国内厂商的启示
- 第2章 空气动力学原理及计算方法
- 2.1 基本气动参数
- 2.1.1 风能利用率
- 2.1.2 叶尖速比
- 2.1.3 启动力矩
- 2.1.4 运行风速
- 2.1.5 叶片运动定义
- 2.2 叶素理论
- 2.3 动量理论
- 2.3.1 单流管模型
- 2.3.2 多流管模型
- 2.3.2.1 基本假设
- 2.3.2.2 单流管动量理论的引入
- 2.3.2.3 叶片受力分析
- 2.3.2.4 相对速度向量
- 2.3.2.5 迭代法求解动量方程
- 2.3.2.6 风轮的功率系数
- 2.3.3 双制动盘多流管理论
- 2.4 涡流模型
- 2.4.1 预定尾涡模型
- 2.4.2 自由尾迹涡模型
- 2.5 动态失速模型
- 2.5.1 Gormont模型
- 2.5.2 Leishman-Beddoes模型
- 2.6 计算流体力学
- 2.6.1 基本控制方程
- 2.6.1.1 连续性方程
- 2.6.1.2 动量方程
- 2.6.1.3 能量方程
- 2.6.2 湍流模型
- 2.6.2.1 直接数值模拟
- 2.6.2.2 雷诺时均数值模拟
- 1.零方程模式
- 2.一方程模式
- 3.两方程模式
- 4.雷诺应力模式
- 2.6.2.3 大涡模拟
- 2.6.3 定解条件
- 2.6.3.1 初始条件
- 2.6.3.2 边界条件
- 1.进口边界条件
- 2.出口边界条件
- 3.压力远场边界条件
- 4.固壁边界条件
- 5.对称边界条件
- 6.周期性边界条件
- 2.6.4 数值离散方法
- 2.6.4.1 有限差分法
- 2.6.4.2 有限单元法
- 2.6.4.3 有限体积法
- 2.6.4.4 面元法
- 2.6.5 常用的CFD计算软件
- 2.6.5.1 FLUENT
- 2.6.5.2 CFX
- 2.6.5.3 PHOENICS
- 2.6.5.4 STAR-CD
- 2.6.5.5 FIDAP
- 2.6.5.6 FloEFD
- 2.6.6 流场网格划分技术
- 2.6.6.1 几何模型
- 2.6.6.2 流场网格划分
- 1.结构化网格生成方法
- 2.非结构化网格生成方法
- 2.6.6.3 常用的网格划分软件
- 1.ICEM
- 2.GAMBIT
- 3.Gridgen
- 4.GridPro
- 第3章 垂直轴风力机气动特性
- 3.1 启动性能
- 3.1.1 几何模型与网格划分
- 3.1.2 湍流模型
- 3.1.3 定解条件设置
- 3.1.4 计算结果与分析
- 3.2 动态尾流效应
- 3.2.1 近场尾流效应
- 3.2.2 远场尾流效应
- 3.3 动态失速效应
- 3.4 附加质量效应
- 3.5 翼型弯度效应
- 3.6 螺旋式叶片垂直轴风力机气动性能
- 3.6.1 螺旋式叶片垂直轴风力机
- 3.6.2 几何模型与网格划分
- 3.6.3 湍流模型
- 3.6.4 边界条件
- 3.6.5 计算结果与分析
- 3.6.5.1 转矩输出和风能利用率
- 3.6.5.2 涡量及速度场分布
- 3.6.5.3 叶片受力特点
- 第4章 垂直轴风力机结构设计
- 4.1 结构参数
- 4.1.1 Savonius型
- 4.1.2 Darrieus型
- 4.1.2.1 扫略面积
- 4.1.2.2 叶片展弦比
- 4.1.2.3 叶片数
- 4.1.2.4 翼型
- 4.1.2.5 实度
- 4.1.2.6 叶片形状
- 1.Troposkien线型叶片
- 2.Sandia线型叶片
- 3.悬链线型叶片
- 4.抛物线型叶片
- 4.2 载荷
- 4.2.1 载荷分类
- 1.稳态载荷
- 2.循环载荷
- 3.瞬态载荷
- 4.随机载荷
- 5.共振激励载荷
- 4.2.2 载荷来源
- 1.风轮气动载荷
- 2.塔架载荷
- 3.重力载荷
- 4.离心力载荷
- 5.尾流效应
- 6.叶片附冰
- 7.叶片附雪
- 4.3 材料
- 4.3.1 选材原则
- 4.3.2 传统材料
- 1.木结构
- 2.铝合金
- 3.钢梁玻璃纤维蒙皮
- 4.高分子复合材料
- 4.3.3 新型材料
- 4.4 设计标准
- 4.4.1 国际电工委员会标准
- 4.4.2 典型国家风电标准、检测及认证
- 4.4.2.1 丹麦风电认证体系
- 4.4.2.2 德国风电认证体系
- 4.4.2.3 荷兰风电认证体系
- 4.4.2.4 美国风电认证体系
- 4.4.2.5 英国风电认证体系
- 4.4.2.6 印度风电认证体系
- 4.4.2.7 我国风电认证体系
- 第5章 垂直轴风力机疲劳寿命
- 5.1 疲劳特性
- 5.1.1 疲劳问题
- 1.叶片的疲劳问题
- 2.其他零部件的疲劳问题
- 5.1.2 影响疲劳强度的主要因素
- 5.1.3 疲劳特性分析方法
- 1.名义应力法
- 2.局部应力—应变法
- 5.2 疲劳寿命分析方法
- 5.2.1 S—N曲线法
- 5.2.1.1 幂函数形式
- 5.2.1.2 指数函数形式
- 5.2.1.3 三参数函数形式
- 5.2.1.4 其他S—N曲线表达式
- 5.2.2 等寿命疲劳分析法
- 5.2.2.1 平均应力分析法
- 5.2.2.2 Sa—Sm关系确立
- 5.2.2.3 等寿命疲劳图(CLD)
- 5.2.3 疲劳损伤累积理论分析法
- 5.2.3.1 线性疲劳累积损伤理论
- 5.2.3.2 非线性疲劳累积损伤理论
- 5.2.3.3 双线性疲劳累积损伤理论
- 5.2.4 剩余强度理论
- 5.3 疲劳载荷谱
- 5.3.1 WISPER标准载荷谱和衍生谱
- 5.3.2 其他载荷谱
- 5.3.3 载荷谱循环计数法
- 5.3.3.1 单参数计数法
- 5.3.3.2 双参数计数法
- 5.3.3.3 单参数计数法和双参数计数法的比较
- 5.4 抗疲劳设计方法
- 5.4.1 无限寿命设计法
- 5.4.2 安全寿命设计法
- 5.4.3 损伤容限设计法
- 5.4.4 耐久性设计法
- 第6章 新型垂直轴风力机
- 6.1 创新设计理论概述
- 6.1.1 传统创新方法
- 6.1.1.1 试错法
- 6.1.1.2 头脑风暴法
- 6.1.1.3 列举法
- 1.缺点列举法
- 2.希望点列举法
- 6.1.1.4 设问法
- 1.和田12法
- 2.检核表法
- 3.5W2H法
- 6.1.1.5 焦点客体法
- 6.1.1.6 六顶思考帽法
- 6.1.2 TRIZ创新理论
- 6.1.2.1 TRIZ适用范围
- 6.1.2.2 矛盾问题与解决方法
- 1.39个通用技术参数
- 2.40条发明原理
- 3.阿奇舒勒矛盾矩阵
- 4.四种分离原理
- 5.分离原理和发明原理之间的对应关系
- 6.2 新结构专利机型
- 6.2.1 升阻互补型垂直轴风力机
- 1.升阻互补型垂直轴风力机Ⅰ
- 2.升阻互补型垂直轴风力机Ⅱ
- 6.2.2 新型支撑杆垂直轴风力机
- 6.2.3 双旋翼垂直轴风力机
- 6.2.4 磁悬浮垂直轴风力机
- 6.3 新型垂直轴风力机展望
- 第7章 垂直轴风力机运行控制与防护
- 7.1 运行控制技术
- 7.1.1 电气控制技术
- 7.1.1.1 发电机调速控制技术
- 1.调压调速
- 2.变极调速
- 3.变频调速
- 4.电磁调速
- 7.1.1.2 电力电子变换控制技术
- 1.电网换相系统
- 2.自换相变换系统
- 7.1.2 结构控制技术
- 7.1.2.1 变桨距控制技术
- 7.1.2.2 变径控制技术
- 7.1.2.3 涡流发生器
- 7.1.2.4 叶片射流技术
- 7.1.2.5 Gurney襟翼
- 7.1.3 控制策略
- 7.1.3.1 理论最大功率
- 7.1.3.2 最大功率点跟踪(MPPT)控制策略
- 7.1.3.3 扰动法
- 7.1.3.4 模糊控制
- 7.1.3.5 神经网络控制
- 7.2 垂直轴风力机防护技术
- 7.2.1 雷击防护
- 7.2.1.1 雷电的产生及危害
- 7.2.1.2 雷电防护的原理及方法
- 1.外部防雷
- 2.内部防雷
- 3.电源线路防雷
- 4.信号线路防雷
- 7.2.1.3 机械部件防雷
- 7.2.1.4 电气部件防雷
- 1.暂态过电压及线路保护
- 2.雷电流的直接注入及其保护
- 3.电气设备的防雷保护
- 7.2.1.5 风力机接地
- 7.2.2 结冰防护
- 7.2.2.1 结冰危害
- 1.叶片表面结冰问题
- 2.内部零部件脆性断裂问题
- 3.塔架等部件低温疲劳问题
- 7.2.2.2 结冰防护措施
- 1.热能防冰
- 2.机械除冰
- 3.溶液防冰
- 4.涂层防冰
- 5.气爆式除冰
- 7.2.3 强风防护
- 7.2.3.1 强风危害
- 7.2.3.2 强风防护措施
- 1.动翼式防强风
- 2.挡风式防强风
- 第8章 垂直轴风力机风场
- 8.1 大气边界层内风特性
- 8.1.1 平均风速
- 8.1.2 风速变化
- 8.1.3 风向频率玫瑰图
- 8.1.4 湍流强度
- 8.1.5 风速统计特性
- 8.1.5.1 两参数Weibull分布
- 8.1.5.2 风速的极值分布
- 8.1.6 风能及其计算
- 8.1.6.1 空气密度计算
- 8.1.6.2 风功率密度计算
- 8.1.6.3 平均风功率密度计算
- 8.1.6.4 有效风功率密度计算
- 8.1.6.5 风能可利用时间计算
- 8.1.6.6 风电场年发电量计算
- 8.1.6.7 测站50年一遇最大风速v50-max
- 8.1.7 功率特性测定
- 8.1.7.1 测试场地
- 8.1.7.2 测试设备
- 8.1.7.3 测量程序
- 8.1.7.4 测量功率曲线的确定
- 8.2 风场选址
- 8.2.1 宏观选址
- 1.宏观选址基本原则
- 2.宏观选址的技术规定
- 3.宏观选址阶段划分
- 8.2.2 微观选址
- 1.微观选址的基本原则
- 2.微观选址的技术步骤
- 8.2.3 常用的风场选址软件
- 1.WAsP
- 2.WindPRO
- 3.WT
- 4.WindFarmer
- 8.3 垂直轴风力机布局设计
- 8.3.1 影响因素
- 8.3.1.1 地形影响
- 1.平坦地形
- 2.复杂地形
- 8.3.1.2 尾流效应影响
- 8.3.2 风机排列布置形式
- 8.4 不同风电场垂直轴风力机综合应用
- 1.公路边使用的风光互补路灯系统
- 2.埃菲尔铁塔中安装的垂直轴风力机
- 3.环保充电桩的建设
- 4.垂直轴风力机在居民区的应用
- 5.漂浮式海上风电场
- 本书编辑出版人员名单
- 参考文献
编辑推荐