为了提高垂直轴风力机的功率系数,设计一种能将任意方向的自然水平风转变成沿环形顺时针流动的风的环形聚风装置。分析了该装置将自然风转变为环形流时风的流场。计算有效进风面积,推导了半圆柱形叶片风轮和对称翼型的功率系数公式。研究表明,在不计装置对风的加速作用和忽略轮毂半径的情况下,半圆柱形叶片风轮功率系数最大值35.6%;在给定条件下对称翼型NACA0012的功率系数最高为41.5%;装置用于H型风力机,使得风力机具有确定的攻角及良好的启动性能。

基于“狭管效应”理论开展低风地区大功率风力发电的研究分析,进行适合低风环境下高效、大功率聚风装置的设计。采用计算流体力学技术(CFD),对聚风装置进行三维流场数值模拟,分析聚风装置内部风速、压力分布等相关数据,验证风经过狭管聚风装置后速度会显著提高.