风能作为全球最清洁的可再生能源,备受世界各国政府的关注,随着现代科技和文明不断进步,风力发电已成为发展本国经济和解决环境污染问题的一项热门技术。　　由于绝大多数偏远地区的居民远离电网,导致用电匮乏,而这些地区多为风能资源可利用区。因此,研究开发满足这些地区居民日常用电要求的离网型风力发电机对该地区显得尤为重要。垂直轴风力发电机与水平轴相比,结构简单,调试方便,转速低且不受风向影响,对风场的要求较低。而水平轴风力发电机还存在噪声大、易伤及鸟类等问题,故垂直轴风力发电机成为解决该地区居民用电问题的首选。　　现有的阻力型垂直轴风力发电机存在风能转换效率低、功率控制能力差、叶片容易损坏、人机界面一直未被重视等实际问题,导致风力发电机可靠性低、寿命短、装置的环境融合度差。因此,本文针对上述问题提出一种新型的离网经济型垂直轴风力发电机的结构。本文的主要工作如下:　　1.离网经济型垂直轴风力发电机的结构设计。在比较和分析垂直轴风力发电机的优缺点的基础上,依据相关标准进行理论计算确定零件结构的参数和整机布局。并运用Pro E绘图软件进行建模、装配,得出整机的模型。　　2.风轮叶片的气动特性分析。采用 CFD数值模拟方法,结合 ANSYS-FLUENT软件对风轮叶片进行气动分析,在风速为10 m/s、45 m/s和叶尖速比为0.3的条件下,采用Realizable k-ε湍流模型对流场进行稳态和非稳态分析,研究风轮叶片的转化效率及表面的压力分布情况。结果表明,内叶片迎风面的压力较大,为了控制风轮的输出功率,应将泄荷阀安装在内叶片的迎风面上;但为了使风轮结构简单、紧凑且外形美观,使得其风能利用效率稍有下降。此外,还对风轮在一个周期内的流场流动进行研究,深入探讨风能转换的理论方法,从而为实现风轮叶片参数优化提供参考。　　3.离网经济型垂直轴风力发电机结构的静态及模态分析。采用有限单元法对关键部件和整机进行静力学以及模态分析,分析风载荷对整机静刚度的影响。然后,根据计算得出整机结构的固有频率与振型,对其共振特性进行评估,并提出结构改进措施。　　本文设计的离网经济型垂直轴风力发电机的特点是结构合理,外形美观、功率控制可靠、方便调试与维修。由于结构简单、紧凑,使得加工制造成本低,且纯机械的功率控制手段减少因强电控制引起的电能损耗,从而提高经济效益,对在偏远地区进行广泛普及具有重要意义。