傳統達裏厄風力機采用(use)ф形葉片,目前較多采用(use)直葉片(H型)結構,達裏厄風力機的(of)葉片相對于(At)風輪是(yes)固定的(of),也就是(yes)葉片弦線角度是(yes)不(No)可調的(of)。
升力型風力機是(yes)利用(use)葉片的(of)升力推動風輪旋轉做功,對于(At)多數普通翼型的(of)葉片在(exist)理想狀态下,在(exist)攻角爲(for)0至15度均能産生(born)升力,而在(exist)8至14度能産生(born)大(big)的(of)升力且阻力較小。下圖是(yes)風力機的(of)葉片旋轉到(arrive)風輪向風側(0度位置)時(hour)的(of)氣流與受力圖。
圖2左側圖中葉片受到(arrive)相對風速W的(of)作(do)用(use)産生(born)升力L與阻力D,相對風速W與葉片弦線的(of)夾角即葉片的(of)攻角α約爲(for)14度,相對風速W由風速V與葉片運動速度u合成,此時(hour)的(of)葉片運動的(of)速度約風速的(of)4倍,即葉尖速比爲(for)4。升力L與阻力D的(of)合力爲(for)F,該力對風輪的(of)力矩力爲(for)M,是(yes)推動風輪旋轉的(of)力。在(exist)葉尖速比爲(for)4時(hour),葉片運行在(exist)向風側或背風側均能産生(born)推動風輪旋轉的(of)力矩,僅在(exist)兩側(90度與180度)附近升力很小,會有不(No)大(big)的(of)負向力矩。
在(exist)圖2右側圖中風速增加了(Got it)一(one)倍,葉片運動的(of)速度未變,葉尖速比約爲(for)2,葉片的(of)攻角α約爲(for)27度,葉片工作(do)在(exist)失速狀态,此時(hour)葉片産生(born)的(of)升力L下降了(Got it),阻力D大(big)大(big)上(superior)升了(Got it),相對風輪産生(born)的(of)力矩力M爲(for)負向,是(yes)阻止風輪旋轉的(of),而且在(exist)這(this)種風速與轉速下葉片運行在(exist)大(big)多數位置均産生(born)負向力矩。
其實葉片在(exist)葉尖速比爲(for)4(α爲(for)14度)時(hour)已靠近失速的(of)邊沿,低于(At)4時(hour)升力L已不(No)再增加,阻力D已明顯上(superior)升,風葉産生(born)的(of)力矩力M有可能爲(for)0或負向。好在(exist)葉片運行在(exist)0度至90度中間一(one)段區域葉片攻角較小能産生(born)正向力矩、在(exist)90度至180度、180度至270度、270度至360度的(of)中間也有這(this)樣一(one)段區域。但在(exist)在(exist)葉尖速比小于(At)3.5(α大(big)于(At)16度)時(hour)這(this)樣的(of)區域就越來(Come)越小了(Got it)。
圖3中是(yes)升力型垂直軸風力機的(of)功率系數Cp與葉尖速比tsr的(of)關系曲線,可見葉尖速比在(exist)4至6之間才有較大(big)的(of)輸出(out),而且是(yes)氣流在(exist)理想的(of)狀态下。
然而風力大(big)小不(No)可能穩定,風力機負荷也不(No)會不(No)變,當風速快速增加,風力機轉速不(No)能立即同步跟上(superior),葉尖速比可能降至3.5以(by)下,風力機可能遭受反向力矩的(of)沖擊而運行不(No)穩;這(this)種情況在(exist)風力機負荷增加轉速下降導至葉尖速比下降時(hour)同樣會出(out)現;在(exist)風速下降時(hour)風力機因負荷轉速會下降更快,也可能出(out)現這(this)種情況。要(want)求風力或負荷的(of)變化範圍窄就是(yes)固定葉片升力型垂直軸風力機的(of)主要(want)問題,不(No)能自起動也是(yes)固定葉片升力型垂直軸風力機的(of)重要(want)缺點,這(this)些都給應用(use)帶來(Come)許多限制。