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山东石油化工学院 智能制造与控制工程学院，山东东营，257061；
摘要：针对传统阻力型垂直轴风力发电机（VAWT）风能利用率低、自启动性能差的核心缺陷，本文提出一种综合性的结构优化设计方案。该方案通过采用改良NACA翼型叶片替代传统半圆形叶片以提升基础气动性能，设计端部短轴结构以减少内部气流扰动，并创新性地增设四分之一圆筒形屏障罩与风向标联动机构，以显著增大叶片凹凸面的阻力差。基于空气动力学原理，对风轮的阻力特性、风能利用系数等关键参数进行了理论分析。运用SolidWorks软件构建了风轮系统的三维精细化模型，并采用Simulation模块对额定风速（10 m/s）下的叶片、三角形加固板、挡风屏障罩等关键零部件进行了有限元静力学分析。仿真结果表明，各部件最大应力均远低于材料屈服极限，安全系数满足设计要求。性能分析显示，优化后风轮的启动风速降至2.5 m/s，额定功率500 W时风能利用系数（CP）理论值可达0.42，相较于传统Savonius风轮（
CP=0.15）提升显著。该设计结构紧凑、噪音低，可有效满足城市分布式发电（如夜间照明）的需求，为小型VAWT的性能提升提供了新的技术路径。
关键词：垂直轴；阻力型；风轮结构；有限元分析
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