俯视图显示转子。蓝色箭头表示风向,翼片周向位置不同时升力(红色)和阻力(橙色)向量也随之变化。颜色随 Cp/Cp_peak 比例由绿→橙→红变化。
$$P = \tfrac{1}{2}\,\rho\,A\,V_\infty^{3}\,C_p,\qquad \mathrm{TSR}=\lambda=\frac{\omega R}{V_\infty},\qquad \sigma=\frac{N\,c}{2\pi R}$$
P:出力 [W]、ρ:空气密度(1.225 kg/m³)、A:扫过面积(VAWT 为 2RH)、V_∞:自由流风速 [m/s]、C_p:出力系数(贝茨极限 16/27 ≈ 0.593)、λ:翼端速度比、σ:索利迪蒂、N:翼片数、c:翼弦长、R:转子半径。
$$C_p(\lambda)\approx C_{p,\mathrm{peak}}\left[1-\left(\frac{\lambda-\lambda_{\mathrm{opt}}}{\lambda_{\mathrm{opt}}}\right)^{2}\right]_{+}$$
类型别经验 Cp(λ) 曲线(围绕最优 TSR 的抛物线近似)。Darrieus H型 C_p,peak ≈ 0.43、λ_opt ≈ 4。Savonius C_p,peak ≈ 0.18、λ_opt ≈ 0.8。