研究方法與執行步驟

本三年期計畫結合氣動力理論、數值模擬、原型製作、風洞與實 際測試等多方之努力，設計出並建造出一發電量為400 瓦之垂直軸風 力發電機。整個計劃大致分為五部份，分別為

1. 風力發電機重要參數界定與文獻回顧

在計劃執行的時間裡，經大量的收集相關研究文獻，並以條 列的方式整理各文獻所提供的資訊，如：流場特徵、結構特性、

可靠度、數值模擬模型與其預測結果、實驗方法、實驗結果、實 驗資料處裡方法…等等；並從中選擇了一個合適的目標作為與模 擬結果比較的對照實驗載具，並藉由這些資訊，了解以往在垂直 軸風力發電機之成果與缺失，並界定重要之尺寸與氣動力參數，

以及相關之參數選用範圍，以作為研究設計研發之基礎。

2. 數值模擬平台之建立

為節省時間與原型試作之成本支出，利用模擬的方式作為評 估風力發電機表現的依據，其中模擬包含了流場與振動結構兩大 方面；經由一系列參數分析之數值結果分析比較，確認初步之最 佳化設計，再進行實體製作與測試工作，建立起一套可信的模擬

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模型。而本計劃採用泛用型的數值模擬軟體並且與也與實驗值做 比較，更確立了該模型的可信度。

3. 實驗平台之建立

本計劃為節省參數分析實驗所需之時間，設計出一可同時測量不 同參數且方便架設之實驗平台，並搭配建構一全自動化的資料擷取與 分析軟體，提供省人力且24 小時的無人測試平台。

4. 垂直軸風力發電機之設計

藉由參考文獻配合所建立之模擬平台為評估與設計之工具，

最後建構出一套系統化之設計模式與性能評估程序，並找出了相 對最佳化設計之原型機參數與尺寸。

5. 實際測試實驗

藉由所建立完成之實驗平台，規劃出了一完善的風力發電機 運轉模式的性能分析，並對設計之風力發電機做實際測量，將實 驗數據與模擬結果做比較。最後將模擬與實驗的結果對風力發電 機做了進一步的改善，並達成了預定的目標。

本計劃實行的第一年，做了重要參數界定與文獻收集及整理，以 及成功的建立了模擬平台與設計原型機與架設實驗平台之工作。在計

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劃實行的第二年，利用模擬平台完成了對初期設計之原型機的改良，

以及與實驗平台製造、建立及試車動作。同時亦完成了原型機的製作 與發電組的建構，並對原型機做實驗風洞測試的工作。到了第三年成 功的將風力發電機與發電機組作整合、組裝與試車，並對整組風力發 電機系統作全尺寸現場測試，最後將之前的模擬與實驗結果做出進一 步的結論。最後本計畫將之前的模擬、設計、製造與測試等數據，應 用於大型商用的垂直軸風力發電機(發電量約為 10~50 千瓦)的開發 上，並以數值模擬來完成 10 千瓦之垂直軸風力發電機組之完整氣動 力數值流場分析、與振動結構分析等。

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