1、近些年來，日益嚴重的能源危機促使了新能源的快速發(fā)展，風能是一種清潔的可再生能源，其無污染、分布范圍廣、儲存量豐富等優(yōu)點使其日益得到關注，風力發(fā)電已成為快速發(fā)展的朝陽行業(yè)。Darrieus垂直軸風力機憑借其良好的空氣動力學性能，以及啟動風速低、噪聲低、不受風向限制、無需偏航裝置、安裝和維護容易、維修費用低等諸多優(yōu)點在中小型風力發(fā)電領域逐漸得到廣泛的應用和普及。但其也有一些不足之處，針對Darrieus直葉片垂直軸風力機在運行過程中出現(xiàn)葉片

2、動轉矩周期波動性大，動轉矩曲線震蕩劇烈，造成對風輪旋轉主軸強烈沖擊，風力機功率輸出不穩(wěn)定等問題，本文對傳統(tǒng)的Darrieus風力機直葉片進行變異優(yōu)化設計，論文研究的主要內容如下:
　　首先，為了改善風力機葉片的動轉矩輸出性能，本文提出對Darrieus垂直軸風力機傳統(tǒng)直葉片進行螺旋扭曲變異設計，添加新的葉片結構參數(shù)螺旋扭曲角，并結合風輪實度、葉尖速比等結構參數(shù)完成初始參數(shù)的設定，利用Matlab矩陣運算功能并結合Solidwork

3、s曲線特征建模特點完成對風力機變異葉片的參數(shù)化三維模型建立。
　　其次，探尋風力機風輪系統(tǒng)的數(shù)值模擬方法，在ANSYS Workbench中構建數(shù)值模擬仿真體系，在ICEM CFD中實現(xiàn)對風力機風輪模型和風場模型的網格劃分，利用FLUENT對變異Darrieus風力機風輪葉片的旋轉運動進行動態(tài)模擬仿真計算，并在CFD-Post中完成對計算結果的后處理，提取后文分析所需的數(shù)據(jù)及流場細節(jié)特征。
　　再次，安排單因素試驗研究螺旋扭

4、曲角對葉片動轉矩輸出性能的影響，綜合評價風力機葉片輸出的動轉矩曲線變化、動轉矩周期標準差以及平均動轉矩等指標，分析和對比不同螺旋扭曲角下葉片的動轉矩輸出性能，驗證了螺旋扭曲策略的合理性，并確定一個合理的螺旋扭曲角分布范圍。
　　然后，利用多因素正交試驗法對風輪葉片不同結構參數(shù)進行合理的試驗安排，通過綜合分析和對比葉片螺旋扭曲角、風輪實度、葉尖速比等結構參數(shù)對葉片動轉矩系數(shù)變化、動轉矩系數(shù)周期標準差、平均動轉矩系數(shù)和功率系數(shù)的影響程

5、度和影響規(guī)律，最終確定風力機葉片各結構參數(shù)的優(yōu)化分布區(qū)間;結合葉片附近的流場特征情況，探討各結構參數(shù)對于動轉矩輸出性能的影響原因。
　　最后，研究Darrieus風力機變異風輪的振動特性，對變異風輪結構進行模態(tài)分析，得到變異葉片與風輪其他構件耦合后的固有頻率及相應振型變化規(guī)律;研究不同轉速運行下風輪的固有頻率變化規(guī)律，求解出臨界轉速點，給系統(tǒng)轉速的控制提供依據(jù)，計算結果表明變異風輪的額定工作轉速在臨界轉速12％的范圍之外，不易發(fā)生