1、垂直軸風力機具有無需對風裝置、結構簡單、易于維護、運行噪聲低和安全性高等優(yōu)點。根據(jù)其葉片做功方式不同可以分為升力型和阻力型兩種。阻力型垂直軸風力機具有起動力矩大、起動風速低的優(yōu)點，但存在轉速低和風能利用率低的問題，而升力型垂直軸風力機則具有轉速高和風能利用系數(shù)高的優(yōu)勢，但存在低風速下起動性差的問題。升阻復合型垂直軸風力機正是將這兩者進行結合的一種新型風力機，具有較好起動性和較高風能利用率的特點。目前，很多學者通過數(shù)值計算和風洞實驗的方法

2、對垂直軸風力機的性能（起動性、風能利用率）進行了深入的研究，取得了一定的研究成果。然而對垂直軸風力機結構的研究較少，要想讓使垂直軸風力機在現(xiàn)實生活中得到廣泛應用，發(fā)揮其價值，還需要對其整機結構進行迸一步的研究。
　　該研究以3 KW升阻復合型垂直軸風力機為研究對象進行了以下三部分的研究:
　　(1)風力機結構設計。根據(jù)風力機的結構組成，將風力機分為風輪、機艙、塔架三部分進行設計。風輪部分的設計首先通過風力機空氣動力學理論分析

3、，選取了NACA0018作為升力型葉片翼型，其次對升力型和阻力型葉片的弦長、翼展、回轉半徑進行了設計計算。基于風輪氣動參數(shù)設計結果，最后對橫梁的結構截面選擇和尺寸參數(shù)進行了設計。機艙的結構設計部分根據(jù)所設計風力機的結構和氣動特性，選擇了盤式永磁無鐵芯發(fā)電機和電磁制動器。接下來對主軸的結構進行了設計，并完成了軸承的選型。塔架的設計對風力機的安全運行起著重要的作用。通過對鋼混、桁架、鋼筒塔架優(yōu)缺點的分析，選擇鋼筒結構塔架作為3KW升阻復合型

4、垂直軸風力機塔架。
　　(2)風力機主要結構靜動力學分析。首先分別對葉片、橫梁、主軸、塔架在額定工況下的載荷進行計算，應用ANSYS有限元軟件對其應力和位移大小進行計算求解，在此基礎上進行結構的強度、剛度校核和改進設計。在靜力學分析基礎上對結構進行模態(tài)分析，計算結構的低階固有頻率和振型，分析結果表明，葉片、主軸和塔架的固有頻率均小于其一階固有頻率，不會發(fā)生共振現(xiàn)象。對風力機的主要結構靜動力學分析保障了風機的安全可靠運行。
　

5、　(3)制作樣機和野外運行測試。基于理論分析結果，對所設計的風力機進行加工圖紙的繪制和零部件的制作，完成風力機安裝和調(diào)試工作。通過觀測風力機在野外工作環(huán)境下的空轉運行情況，發(fā)現(xiàn)該風力機能夠在2 m/s的低風速下順利起動，起動性能較好。在13 m/s的風速下，風力機運行正常，各零部件沒有發(fā)生明顯的變形和振動現(xiàn)象。
　　該研究基于解析計算和有限元分析相結合的設計方法，對升阻復合型垂直軸風力機進行了設計和制作。樣機野外運行實驗研究表明理