上から見たロータの平面図。青矢印は風向、翼の周方向位置に応じて揚力(赤)・抗力(橙)ベクトルが変化します。色は Cp/Cp_peak の比に応じて緑→橙→赤と推移。
$$P = \tfrac{1}{2}\,\rho\,A\,V_\infty^{3}\,C_p,\qquad \mathrm{TSR}=\lambda=\frac{\omega R}{V_\infty},\qquad \sigma=\frac{N\,c}{2\pi R}$$
P:出力 [W]、ρ:空気密度(1.225 kg/m³)、A:掃過面積(VAWT は 2RH)、V_∞:自由流風速 [m/s]、C_p:出力係数(ベッツ限界 16/27 ≈ 0.593)、λ:翼端速度比、σ:ソリディティ、N:翼数、c:翼弦長、R:ロータ半径。
$$C_p(\lambda)\approx C_{p,\mathrm{peak}}\left[1-\left(\frac{\lambda-\lambda_{\mathrm{opt}}}{\lambda_{\mathrm{opt}}}\right)^{2}\right]_{+}$$
タイプ別の経験的 Cp(λ) 曲線(最適 TSR まわりで放物線近似)。Darrieus H-rotor は C_p,peak ≈ 0.43、λ_opt ≈ 4。Savonius は C_p,peak ≈ 0.18、λ_opt ≈ 0.8。