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毕业论文中英文资料外文翻译文献毕业论文中英文资料外文翻译文献毕业论文中英文资料外文翻译文献毕业论文中英文资料外文翻译文献 为电力设计并研制三分之一比例的垂直轴风力发电机为电力设计并研制三分之一比例的垂直轴风力发电机为电力设计并研制三分之一比例的垂直轴风力发电机为电力设计并研制三分之一比例的垂直轴风力发电机 摘要摘要摘要摘要：本文通过对风力涡轮机技术测量风速的研究来阐述马来西亚的发电技术测量超过 三分之一比例的原型垂直轴风力发电机的风速，其主要目的是预测全尺寸 h 型垂直轴风力 涡轮机的性能 风力发电机产生的电力受发电机的两个主要部分的影响： 风力发电和皮带传 动系统叶片阻力区系统和皮带传动系统决定转化成电力的风力能，转化成电力的风受叶 片阻力区系统和皮带传送系统的影响本文主要研究风力和皮带传送系统的影响塞格林 工业大学热工学系实验室为这个三分之一规模的风力发电机组设计了一套叶片和拖动装置 风力发电机组分别进行 5.89 米/秒6.08 米/秒和 7.02 米/秒的风速测试从实验中计算出风 力分别为 132.19w，145.40w 和 223.80w目前的研究正在探索最大风力 关键词关键词关键词关键词： 皮带传送系统； 雷诺数； 风力； 风力发电机组 引言引言引言引言：风能是一种动能，与大气运动密切相关它已被用于航行船磨粮食灌溉数百年， 风力发电系统将动能转化为更加有用其他形式的能量， 自古以来风力发电系统就被应用在灌 溉磨坊中；自 20 世纪初，它就开始被用来发电，许多国家尤其在农村地区都安装了水抽 水风车 风轮机是一台把风的动能转换成旋转机械能的机器， 然后被用来工作， 在更先进的机型里旋 转机械能通过发电机被转换成电能，这是能量最通用的形式（菲茨沃特等，1996） 几千年 来，人们利用风车抽水或磨粮食，即使进入二十世纪，身材高大苗条多叶片完全由金属 制成的风力发电机也已经进入美国家庭和牧场将水抽到房子的管道系统或牲畜的饮水槽， 第 一次世界大战后，主要的工作是开始发展可以产生电力的风力涡轮机，马塞勒斯雅各布在 1927 年发明了一种可以为收音机和一些灯提供能量的原型，但仅仅如此当电力需求增加 后，jacobs 的小型的有不足的风力发电机开始不用第一个大型风力涡轮机由帕尔默考斯莱 特普特南在 1934 年美国建立起构思的，完成于 1941 年这台机器非常巨大，该身有 36.6 码（33.5 米）高，它的两个不锈钢叶片直径有 58 码（53 米） putnam 的风力涡轮机可以产 生一千二百五十千瓦电力，足以满足一个小城镇的需要（莫内特等，1994） 然而由于机 械故障在 1945 年就被遗弃了随着 20 世纪 70 年代石油禁运，美国又开始考虑从风力涡轮 机生产廉价电力的可行性1975 年，mod-o 原型开始运作，这是一个有两个 21 码（19 米） 叶片的 100 千瓦涡轮更多的原型机（mod-oa, mod-1, mod-2）每个都比前一次更大 更有能量 目前，美国能源部的目标是每台机器超越 3200 千瓦风力涡轮机以许多不同的模式存 在着，其中最引人注目的是垂直轴达里厄风力发电机，其形状极像打蛋器（菲茨沃特等， 1996） 该模型由制造商鼎力支持，是一个拥有约 100 万千瓦能和三个长度不超过 33 码（30 米） 叶片的水平轴涡轮机 三叶片风力涡轮机旋转更加顺畅， 比两片叶片更容易平衡 另外， 更大的风力发电机产生更多的能量， 较小的型号是不太可能发生重大机械故障， 从而更经济 地维护风力发电场如雨后春笋般遍布了美国，其中最引人注目的是加利福尼亚州风力发 电场是一个在顺风风力涡轮机生产领域的巨大阵列 风力涡轮机的大量互联是必要的， 以便 产生足够的电力以满足庞大人口的需求目前，由几个风能源公司拥有在风力发电场的 17000 台风力涡轮机每年每小时能产生的电力三十七点零亿千瓦，足以满足 50 万家庭的能 源需求风力涡轮机由三个基本部分组成：塔，机舱，转子叶片塔是由一个类似电塔的钢 格塔和一个钢管塔里面有梯子可以通到发动机舱两部分组成， 构建风力涡轮机的第一步是架 设塔虽然塔的钢件在工厂制造，但是它们通常是在现场组装在安装之前先把零件用螺栓 连在一起，然后塔必须与地面保持水平，起重机将塔吊到他指定的位子上，所有螺栓拧紧并 稳定， 然后再完整的测试， 接下来， 安装玻璃钢机舱 其在工厂里的内部工作是把主传动轴， 齿轮箱和刀片俯仰和偏航控制装配到底座上（哈蒙斯，2004 年） ，然后机舱闩上围绕设备， 在现场，机舱是被吊过来与塔一起闩到位，此外，一个在转子表面的风力涡轮机的空气动力 学在空气动力学领域内是非常重要的， 转子轴带了一个风向标通过在垂直方向安装一个控制 轴去定位叶片来改变风向 采用转子叶片间距调节其轴转身使叶片和转子的气动特性得到控 制 风能使旋翼飞机跟随变换的风向而导致旋翼飞机偏航， 集线器是转子刚性螺栓连接和转 子转速相联系是相对固定的电网频率， 未来只能得到更好的风力涡轮机 用于风能的潜力大 部分尚未开发，美国每年由风产生的潜在电力总量约为 10777 亿千瓦时（基思，2005） 这 些新的风力发电场示范着风能如何可以帮助满足国家日益增长的既经济实惠又可靠的电力 需求随着政府继续鼓励从而加快了其发展，这种可再生能源的竞争日趋激烈的来源将在 2020 年提供至少百分之六的国家电力现在正进行研究，以增加对风力资源的知识这包 括在更多的地方测试其建立风力发电厂的可能性， 那里的风强大有力且能被利用. 计划实际 上是把机器的寿命从 5 年提高到 20 年甚至 30 年，改善叶片的频率，提供更好的控制，发展 传动系统使寿命更长从而允许更好的保护和接地 美国能源部最近建立一个计划去开发最新 研究,为了打造出比现在一个理想的风力涡轮机效率百分之 59.3 还要高的风力发电机 （milligan 和 artig,1999) ，也就是说，59.3 风的能源百分之可以被捕获在实际使用中涡 轮机效率约百分之三十， 美国能源部还签约三家公司进行调查以减少机械故障， 该项目始于 1992 年春，将延伸到本世纪末风力发电机将在未来几年内会变得越加普遍，在世纪之初 我们应该看到被妥善安置且高效耐用以及众多的涡轮机据风力涡轮机的背景调查，h 型垂 直轴风力发电机在雪兰莪工业大学的热工实验室被设计出来，他们以具备自主研发的能力 此外，这台机器已经被设计允许各种各样的修改，比如叶片的轮廓，而且还进行了多次的测 试 这个设计的第一部分包括了研究， 集思广益， 工程分析， 涡轮机的设计选择和样机试验 使用通过适当的调查结果获得的数据， 最终完整的涡轮机就被设计建造出来了 风力发电机 以轴为标准可以被分为两类，水平轴风力机（hawt）和垂直轴风力发电机（vawt）水 平轴风力机在近地面很难被操作， 动荡的风流会导致叶片的偏航， 则叶片轴承得做得更加的 光滑来避免更多层次的风流， 水平轴风力机也很难去安装， 这需要非常高且昂贵的起重机和 熟练的操作技巧，顺风变种会遭遇疲劳，由湍流会引起结构失效，它的高度为低空飞行的飞 机造成了安全隐患除此之外，水平轴风力涡轮机的空气动力学是相当复杂的，在叶片上的 气流跟远离涡轮机的气流是不一样的 这种十分自然的从空气中提取能量的方式通过涡轮机 使风向改变另外，在旋转体表面，应用于风力发电机的空气动力学包括了几乎在其他应用 领域看不到的效用 学者们提出了许多不同构造类型的垂直轴风力发电机 达里厄的垂直型 风力发电机是最常见的，我们广泛使用它来产生电能然而，达里厄的发电机也像劣质的能 源市场一样遭受构造性问题 为了提高风力发电机的效用， 本文致力于设计并建立三分之一 比例的 h 型垂直轴风力发电机，能够根据风的流动而自我启动垂直轴风力发电机的高效 性能将改变人们对风能被利用的标准的思考， 而且能激励未来垂直轴风力发电机的设计和研 究提高风力发电机性能的研究包括对拖动装置的研究 风机设计风机设计风机设计风机设计 理论分析理论分析理论分析理论分析 在这个研究里，皮带驱动系统由皮带的传动计算和被考 虑在内的 v 带这几部分组成，因此主要的计算是在这个系统里小型和大型皮带轮包角皮 带的长度滑轮的速度张力比和皮带的传动功率v 带结构如图一所示，阐明了 v 带的主 要部分，例如：大轮的直径用 3 表示，小轮的直径用 2 表示，大轮的包角用3表示，小轮 的包角用2表示c 表示着大轮和小轮两圆心间的距离 大皮带轮包角大皮带轮包角大皮带轮包角大皮带轮包角 大型滑轮包角的定义是（约瑟夫等，2004 年） 2c d-d sin2180 231 -o 3 += (1) 将大轮直径d3 =30.4810-2m，小轮直径d2 =5.08 10 -2m和圆心距c=0.3048m 这些数据带入到公式（1）中，可以获得大轮的包角 3 = 229.25 小皮带轮包角小皮带轮包角小皮带轮包角小皮带轮包角 小型滑轮包角的定义是（约瑟夫等，2004 年） 2c d-d sin2180 231 -o 2 = (2) 在公式（2）中利用上述相同的数据可以得到小轮的包角2 = 130.75 中心半径长中心半径长中心半径长中心半径长 中心半径长度的定义是（约瑟夫等，2004 年） 4c )d-(d )dd 2 2 2 23 23 +=（ cl (3) 将大轮直径d3 =30.4810-2m，小轮直径d2 =5.08 10 -2m和圆心距c=0.3048m 这些数据带入到公式（3）中，可获得半径长度l =1.221 m 拉紧侧张力和松弛侧张力的比率拉紧侧张力和松弛侧张力的比率拉紧侧张力和松弛侧张力的比率拉紧侧张力和松弛侧张力的比率 拉紧侧张力和松弛侧张力的比率的定义是（约瑟夫等，2004 年） () = 3 . 2 ln 3 2 1 t t （4） 皮带的摩擦系数为 0.25，3是前面提到的小轮包角的弧度（4 rad），t1 是张力 t2 是 松弛力，将上述提到的数据代入到公式(3)中，可以得到拉紧侧张力和松弛侧张力的比率 t1/t2 = 1.545 拉紧侧皮带张力拉紧侧皮带张力拉紧侧皮带张力拉紧侧皮带张力 拉紧侧皮带张力的定义是（佐尔格，1996 年） t1 = wg (5) 通过选择涡轮机上部分的总重量 w=17kg 和采用重力加速度 g=9.81 m/s2，然后代入公 式（5） ，可以获得拉紧侧皮带张力t1 = 166.77 n 松弛侧张力松弛侧张力松弛侧张力松弛侧张力 使用公式 4 中t1的数值，可以获得松弛边的张力t2 = 107.94 n 滑轮速度滑轮速度滑轮速度滑轮速度 滑轮的速度的定义是（约瑟夫等，2004 年） 60 3n d v = (6) 皮带传送的能量皮带传送的能量皮带传送的能量皮带传送的能量 皮带传送的能量的定义是（约瑟夫等，2004 年） pb = (t1 t2 )v (7) 将拉紧侧张力t1=166.77n松弛侧张力t2=107.94n和滑轮速度v=2.84m/s带 入到公式7中，可以获得皮带传送的能量pb = 167.08 w 原型设计原型设计原型设计原型设计 1/3比例的垂直轴风力发电机的组件是在雪兰莪工业大学的结构实验室，通过 catia 软件设计出来的将这些组件组装在一起能预示实际比例的垂直轴风力发电机的 实际效用风力发电机由三个连接发动机转子的锥形叶片组成，并且在开放性的大厅做 过测试 两端的尖顶处为风力发电机叶片的机翼， 随着它在气流中的运作而产生可控制的空 气动力，如图 2 所示接下来会描述另一个已经被设计出来建造风力发电机的重要组件 基面和基表基面和基表基面和基表基面和基表 这个基础材料选择为钢是因为它的高度是 6096mm，它的重量为 15kg，这个基础本身 不支持风力发电机产生的瞬间扭矩， 所以设定了基地扩展和连接支架， 为了连接 4 个钢支架， 以38.10 mm 76.2 mm的钢铁做成的底托盘为基础钢件， 该38.10 mm 38.10 mm 结构的钢板提供快速装配和拆卸涡轮机基础结构的能力 底部托架需要四个简单的焊缝，为了达到快速装配，平头螺栓需要焊接在这个位置，用 四张1219.20 mm2438.40 mm 19.05 mm大小的钢板来建造一个碱基延伸， 为砝 码提供大托盘中心钢板和另外两片在同一边，还有在上面的两片与底部的两片相垂直这 样就建造了一个2438.40 mm 2438.40 mm规模的基表，如图三所示 轴和轴承轴和轴承轴和轴承轴和轴承 轴用钢为材料，设计成城邦柄的形状，重 14 千克，直径为30 mm，长2133.6 mm 它的表面光滑，当与轴承接触的时候，轴旋转的十分平滑最大限度的减少所需 的启动扭矩对风力涡轮机自我启动是十分关键的， 因而， 也对该项目的成功与否 十分重要设计用于风力涡轮机的轴是不能打捞的轴承价格昂贵，为特定的项 目设定的双轮轴承已经投入使用， 主要轴集中在一起 这种组合能使摩擦最小化， 轴承寿命最长化， 并提供安全的操作环境 每个轴承的直径是88 mm， 重300 克 支撑臂和阻力装置支撑臂和阻力装置支撑臂和阻力装置支撑臂和阻力装置 钢铁用于三个支撑摇臂去维持携带最小惯性扭距和离心力的轻量级组装， 连接臂是叶片 和中心轴的介质，拖动设备用轻质塑料（铸塑）制成用来安装在主轴上拖动装置的长度约 为 762 毫米，宽度 182.88 毫米 风力发电机叶片设计风力发电机叶片设计风力发电机叶片设计风力发电机叶片设计 顶部和底部的每一个叶片都有1066.8 mm 139.7 mm 50.8 mm深矩形截面用来 更容易地连接径向臂和被动变桨系统在这项研究中角尖被设定为叶片的形状，因为叶 片有抵抗风流量和在风流量中产生的快速旋转的性能 风力发电机最后的组装定于雪兰莪工 业大学的热工实验室里展现在图图图图 4 中在装配工程中共有 18 个零件和 15 个螺栓组装在一 起在垂直轴风力发电机全部组装期间，轴连接到中心部位和发电机 实验方法实验方法实验方法实验方法 雪兰莪工业大学的风力发电机原型被安装在雪兰莪工业大学的热工实验室里， 也进行了 许多初步的实验，而且都操作成功在开始操作之前，蓄电池和交流发电机端部都进行严格 地检查，它们都连接着灯和开关，这样风力发电机能够旋转由于风力发电机叶片旋转产生 的电压，所连接的电灯就开启了 （图图图图 5） 产生的电压读数和各自的涡轮旋转都被记录下来了 周边的压力和温度分别用压力机和 温度计测量，为了在雪兰莪工业大学的环境实验室里总结出对空气密度的评价 我们也测量了风速产生的能量， 记录在标本测量部分 主要的测试都是在塞格林工业大 学的热工学系实验室一个开放的大厅进行的，那里的风速为 4 到 6 m/s，有时阵风会使风速 达到 7 m/s 这测试中，风力涡轮机根据设计进行运作，然后打开叶片，风被推动，最终它验证 了叶片关闭时产生的足够的升力 似乎涡轮机在不产生升力的地区慢速太多 所以叶片保持 开放是为了能够旋转其次，开放的叶片能检测在阻力位置中可获得的最大转速在这个位 置上，我们观察到很多的能使涡轮机旋转的迎风面 样本计算样本计算样本计算样本计算 绝对压力p = 1.01105n/m2 ，温度t = 38.5oc=311.5k利用理想气体方程式的 空气密度的状态是 1.13 kg/m 3，其定义是（伯廷，2002） rt p = （8） 其中，压强p是1.01 10 5 n/m2 ，温度t 是311.5 k，空气气体常数r 是 287.05 nm/kg k空气粘度用萨瑟兰的方程式计算（伯廷，2002） ，其方程式如 下，是动力粘度 4 .110 10*458. 1 5 . 1 6 + = t t (9) t 为311.5 k时，方程式9算出为1.9010-5kg/m s基于弦长的雷诺 数的定义是（安德森，1996） = c r (10) 在方程式 10 中，用空气密度等于1.13 kg/m3 ，自由流速度= 5.89 m/s，动力 粘度=1.9010-5kg/ms，弦长c = 0.1397 m，得出雷诺数re = 0.4 105 对余下的速度， 其相对应的雷诺数呈现在表 1 中， 长方形叶片的单表面面积的定义如 下（贝尔坦，2002）： 表表表表 1 自由流速度和雷诺数 序列号 自由流速度y(m/s) 雷诺数 1 5.89 0.49 105 2 6.08 0.51 105 3 7.02 0.58 105 s = bc (11) 对于风力发电机总的表面积st = 1.145 m2 且定义为（贝尔坦，2002）： st = (s1)t + (s2)t (12) 在这里叶片的总表面积为(s1)t = 0.4482 m2 ，总的阻力面面积为(s2)t = 0.6968m2 风力涡轮机的功率定义为（法官和云，2004） 3 2 1 =vsp twind (13) 在这里空气密度 = 1.130kg/m3，总的表面积st =1.145m 2 ,风速 = 5.89m/s，把这些值代入方程式13，我们可以得到： wp s m m m kg p wind wind 19.132 *89. 5*145. 1*130. 1* 2 1 3 2 3 3 = = 对余下的速度与其相对应的的风能呈现在表表表表 2 中 结果与讨论结果与讨论结果与讨论结果与讨论 试验用 3 个不同的速度5.89 m/s, 6.08m/s and 7.02 m/s在雪兰莪工业大学公开实 施， 以测量出来的的速度为基础， 前面一个环节已经计算出了为原型提供的风能， 如表表表表 2 所示，对于表 1 中的雷诺数计算值已在上一节得到介绍 在已经实施的测试中， 对于测量出的速度变量， 风力和雷诺数之间的关系的 进一步了解会在下表中呈现 表表表表 2.速度和相对应风能速度和相对应风能速度和相对应风能速度和相对应风能 序列号. 速度 (m/s) 风能 (w) 1 5.89 132.19 2 6.08 145.40 3 7.02 223.80 雷诺数雷诺数雷诺数雷诺数 雷诺数的数值越高，表明风力涡轮机能产生更多的力量，这是因为风速值的增加风速 值是在风速为7.02 m/s的测试中测量并记录下来的 翼型几何翼型几何翼型几何翼型几何 为三刃垂直轴风力发电机选择适当翼型在设计讨论中是十分重要的 我们必须考虑不同 的形状会带来不同的优缺点然后，由于翼型和刀片而影响风流的喜好是不明显得，在刀片 循环中产生的阻力也是可以忽略的 此外， 这个模型中设计和使用的刀片不同于国家航空咨 询委员会的 0012 或者 0015，它们主要应用于低雷诺数区但是现在这项方案中选择的型 号，当轴在风流中旋转时，仍然具有持久耐用性和高效能性 拖动设备几何拖动设备几何拖动设备几何拖动设备几何 当前项目中使用的拖动设备能为叶片提供外部支持， 通过收集最大的风流量， 初始化叶 片和轴的旋转 拖动设备对于小风流也十分敏锐， 即使在设定的地点风速十分小叶能让叶片 和轴旋转起来在对于这个模型进行测试期间，风被外部的阻力堵塞或者围绕到其他地方 把净扭距因式分解，然后驱动外部阻力围绕着轴，诱导涡轮旋转，从而产生出离心力旋转 速度会慢慢增大直到一个涡轮机的移动速度足以被上升力驱动的临界点 开式和闭式的阻力 机制设计出离心力在这个临界速度克服惯性力和直接力的能力 特别是， 这设备在低速尖率 比也能有一个非常强大的扭矩特性， 意味着它能自动启动 然而困难的是调试的扭矩测量和 控制系统目前为止已经推迟了一定的采集测试数据 涡轮机涡轮机涡轮机涡轮机的可行性比较的可行性比较的可行性比较的可行性比较 从目前 1 / 3 规模的风力发电站计算出来的风能看，根据使用类型和估计费用对现有的 发电机进行全面的比较，如表 3 所示 卧龙岗大学的项目已经生产出了使用传动系统可获得最大风能 700w， 格里菲斯大学已 经使用类似的系统生产出了 550w 电力（库伯 reynolds number; wind power; wind turbine introduction wind energy is the kinetic energy associated with the movement of atmospheric air. it has been used for hundreds of years for sailing, grinding grain, and for irrigation. wind energy systems convert this kinetic energy to more useful forms of power. wind energy systems for irrigation and milling have been in use since ancient times and since the beginning of the 20th century, it is being used to generate electric power. windmills for water pumping have been installed in many countries particularly in the rural areas. wind turbine is a machine that converts the winds kinetic energy into rotary mechanical energy, which is then used to do work. in more advanced models, the rotational energy is converted into electricity, the most versatile form of energy, by using a generator (fitzwater et al., 1996). for thousands of years people have used windmills to pump water or grind grain. even into the twentieth century tall, slender, multi-vaned wind turbines made entirely of metal were used in american homes and ranches to pump water into the houses plumbing system or into the cattles watering trough. after world war i, work was begun to develop wind turbines that could produce electricity. marcellus jacobs invented a prototype in 1927 that could provide power for a radio and a few lamps but little else. when demand for electricity increased later, jacobss small inadequate wind turbines fell out of use. the first large-scale wind turbine built in the united states was conceived by palmer cosslett putnam in 1934; he completed it in 1941. the machine was huge. the tower was 36.6 yards (33.5 meters) high, and its two stainless steel blades had diameters of 58 yards (53 meters). putnams wind turbine could produce 1,250 kilowatts of electricity, or enough to meet the needs of a small town (monett et al., 1994). it was, however, abandoned in 1945 because of mechanical failure. with the 1970s oil embargo, the united states began once more to consider the feasibility of producing cheap electricity from wind turbines. in 1975 the prototype mod-o was in operation. this was a 100 kilowatt turbine with two 21-yard (19-meter) blades. more prototypes followed (mod-oa, mod-1, mod-2, etc.), each larger and more powerful than the one before. currently, the united states department of energy is aiming to go beyond 3,200 kilowatts per machine. many different models of wind turbines exist, the most striking being the vertical-axis darrieus, which is shaped like an egg beater (fitzwater et al., 1996). the model most supported by commercial manufacturers, however, is a horizontal-axis turbine, with a capacity of around 100 kilowatts and three blades not more than 33 yards (30 meters) in length. wind turbines with three blades spin more smoothly and are easier to balance than those with two blades. also,while larger wind turbines produce more energy, the smaller models are less likely to undergo major mechanical failure, and thus are more economical to maintain. wind farms have sprung up all over the united states, most notably in california. wind farms are huge arrays of wind turbines set in areas of favorable wind production. a great number of interconnected wind turbines are necessary in order to produce enough electricity to meet the needs of a sizable population. currently, 17,000 wind turbines on wind farms owned by several wind energy companies produce 3.7 billion kilowatt-hours of electricity annually, enough to meet the energy needs of 500,000 homes. a wind turbine consists of three basic parts: the tower, the nacelle, and the rotor blades. the tower is either a steel lattice tower similar to electrical towers or a steel tubular tower with an inside ladder to the nacelle. the first step in constructing a wind turbine is erecting the tower. although the towers steel parts are manufactured off site in a factory, they are usually assembled on site. the parts are bolted together before erection, and the tower is kept horizontal until placement. a crane lifts the tower into position, all bolts are tightened, and stability is tested upon completion. next, the fiberglass nacelle is installed. its inner workings main drive shaft, gearbox, and blade pitch and yaw controls are assembled mounted onto a base frame at a factory (hammons, 2004). the nacelle is then bolted around the equipment. at the site, the nacelle is lifted onto the completed tower and bolted into place. in addition, the aerodynamics of a wind turbine at the rotor surface is very much important in aerodynamic fields. the rotor axis is brought to a vertical orientation with a wind vane mounted on a control shaft to orientate the blades with changing wind direction. using pitch regulation the rotor blades turn around their axis so that the aerodynamic characteristics of the blade and rotor are controlled. the rotor is yaw out of the wind which turns the rotor plane to follow the changing wind direction. the hub is connected to the rotor with rigid bolt connection and the rotational speed of the rotor is fixed relative to the frequency of the grid. the future can only get better for wind turbines. the potential for wind energy is largely untapped. the total amount of electricity that could potentially be generated from wind in the united states has been estimated at 10,777 billion kwh annually (keith, 2005). these new wind farms demonstrate how wind energy can help to meet the nations growing need for affordable, reliable power. with continued government encouragement to accelerate its development, this increasingly competitive source of renewable energy will provide at least six percent of the nations electricity by 2020. research is now being done to increase the knowledge of wind resources. this involves the testing of more and more areas for the possibility of placing wind farms where the wind is available and strong. plans are in effect to increase the life span of the machine from five years to 20 to 30 years, improve the efficiency of the blades, provide better controls, develop drive trains that last longer, and allow for better surge protection and grounding. the united states department of energy has recently set up a schedule to implement the latest research in order to build wind turbines with a higher efficiency rating than is now possible (the efficiency of an ideal wind turbine is 59.3 percent (milligan dynamic viscosity of 1.9010-5kg/m s and chord length c of 0.1397 m in eq.(10),reynolds number is obtained as re = 0.4 105 for the remaining velocities ，the corresponding reynolds numbers are given in table 1. table 1.free stream velocity and reynolds number serial number free stream velocity(m/s) reynolds number 1 5.89 0.49 105 2 6.08 0.51 105 3 7.02 0.58 105 for a rectangular blade, frontal surface area for a single surface is defined as (bertin, 2002): s = bc (11) for a wind turbine, total frontal surface area st is 1.145 m2 and is defined as (bertin, 2002): st = (s1)t + (s2)t (12) where, the total frontal area for blade (s1)t is 0.4482 m2 and the total frontal area for drag surface (s2)t is 0.6968m2 . wind power of the turbine is defined as (bench kirke, 2003). the tested prototype in current project has been produced 167 w using the belt and pulley system. according to the evaluation of wind velocities, the current model can exceed the existing models if the wind velocity is increased. the current prototype would be capable to produce 567.33 w when the wind velocity increases to 20 m/s and 709.17 w when the wind velocity increases to 25 m/s. this overall comparison presents evidence that the current prototype,which uses the pulley and belt systems, is more feasible than the other models that uses the gearing system in terms of cost and to produce power. conclusion the conclusions drawn from this investigation are as follows: (a) wind power produced by the prototype increases maximum of 1000 w with the increase of maximum wind velocity of about 12 m/s. (b) from the investigation there is evidence that the current prototype is capable to produce 567.33 w when the wind velocity increases to 20 m/s and 709 w when the wind velocity increases to 25 m/s. nomenclature symbol meaning unit p absolute pressure (n/m) t temperature (k) r gas constant (nm/kg k) air density (kg/m) air viscosity (kg m/s) free stream velocity (m/s) c chord length (m) re reynolds number (dimensionless) b blade height (m) s1 blade frontal surface area (m) s2 drag device frontal area (m) st total frontal area (m) pwind wind power (w) acknowledgment the authors are grateful for the support provided by fi