稳定、可靠、清洁的能源供应是人类文明、经济发展和社会进步的保障。煤炭、石油、天然气等化石能源支持了19世纪和20世纪近200年的人类文明的进步和发展。然而，化石燃料的大量消耗，不仅让人类面临资源枯竭的压力，同时也感觉到了环境恶化的威胁。21世纪是科技、经济和社会快速发展的世纪，也将是从化石燃料时代向具有持续利用能力的可再生能源时代过渡，逐步开创一个人类摆脱化石燃料束缚的能源新时代的世纪。6881
风力发电机是近期内技术成熟，具有大规模发展潜力的可再生能源，在远期有可能成为世界重要的替代能源。据专家们的估计，地球上所收到的太阳辐射能大约有2%转换成风能，风力发电可以有效利用的风速范围为3-20m/s，最适宜的风速范围是6-8m/s，地球上蕴有风能约为2.74万亿KW，可利用的风能约为200亿KW，装机容量可达10TW，每年可发出电力13PW•h。地球上的风能资源是地球上水能资源的10倍，已经利用的不足千分之一。因此，只要我们充分利用风能资源，可以有效的减少污染物的排放、缓解全球气候变暖的趋势，为人类以及千千万万的子孙创造一个美好的未来！
1.2 课题应用价值
水平轴风力发电机组是目前市场上的主流产品，随着计算机技术的发展，计算流体力学Computational Fluid Dynamics（CFD）的应用为垂直轴风力发电机的研究提供了基础。垂直轴风力发电机具有比水平轴风力发电机更好的科学及商业开发价值。从设计方法上讲，垂直轴风力发电机要远比水平轴先进，直观的说，模拟一个工况，在采用CPU为P43G的个人电脑上，计算时间大概需要7-10天，如果设计一个风轮，可能需要几年到十几年，这样的代价在工业设计中是很难接受的；而垂直轴就完全不一样（仅限于Dirrieus式H型风轮），叶片的每个截面都一样，这样就能简化成二文情况，网络数大大下降，计算量也随之下降。从风能利用率来说，目前，大型水平轴风力发电机的风能利用率，绝大部分是由叶片设计方法计算所得，一般在40%以上，如前所述，由于设计方法的缺陷，这样的准确信值得怀疑。对于小型水平轴的风能利用率，中国空气动力研究与发展中心曾做过相关的风洞试验，实测的利用率在23%-29%。但是通过CFD模拟结果来看，垂直轴的风能利用率不必水平轴的低，国外也有机构经过实验表明数值轴的风能利用率在40%以上。另外，在实际环境中风向是经常变化的，水平轴风轮的迎面风不可能始终对着风，这就引起了“对风损失”，而垂直轴风轮则不存在这个问题。从起动速度来说起动风速一般在4-5m之间，最大的居然达到5.9m/s，这样的起动性能显然是不能令人满意的；垂直风轮的起动性能，特别是Darrieus式H型，通过麟风P-200垂直轴风力发电机的风洞试验，这种风轮的起动风速只需要2m/s，优于上述的水平轴风力发电机。
同时，从结构特点，环保问题等个方面垂直式风力发电机均比水平式有明显的优势。总之，从比较中相对于传统的水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机具有设计方法先进、风能利用率高、启动风速低、无噪声等众多优点，具有更加广阔的市场应用前景。相信在不久的将来，垂直轴风力发电机将大有作为。
1.3风力发电机种类
风力机的结构形式是多种多样的。由于着眼点的不同，可以有各式各样的分法。一般的分类方法大致有以下几种
（1）按风力机分轮轴所在的空间位置来区分，风力机可分为两类。风轮轴平行或接近平行于水平的风力机称为水平轴风力机。风轮轴垂直于水平面的风力机称为垂直轴风力机。
（2）按风力机功率大小来区分，国内外分法有一定区别。一般我国按功率分为4种，即功率在1KW以下的风力机称为微型风力机；功率在1~10KW的风力机称为小型风力机；功率在10~100KW的风力机称为中型风力机；功率100~1000KW的风力机称为大型风力机；功率超过10000KW上的风力机称为巨型风力机，也称兆瓦级风力机。国外一些国家按功率划分与我国不一样，在数值上夸大10倍。 直立式风力发电机的叶片结构设计+CAD图纸:http://www.751com.cn/jixie/lunwen_4458.html