本文以設計高效能之風力發電機葉片為主旨，由於風力發電機許多部分的研究都是有關於控制和製造方面的研究，而真正關於葉片轉子的設計幾乎可以說是少之又少，故期望此研究所設計之風力發電機的葉片能兼備低噪音、高性能效率轉換之特點，以解決轉換效率不高的問題。本研究使用三種不同之翼型分別為NACA63415、NACA4415、NACA65415，利用計算流體力學數值模擬軟體STAR-CD來進行數值模擬和計算，在變轉速和固定轉速下以通過葉片後之質量流率和極限風速模擬條件，來分析在不同風速下之可用風力和流場之比較，且透過力矩的比較找出符合設計之翼型。計算結果NACA63415在變轉速時之扭矩較符合物理現象。而在翼型變更過後，NACA4415翼型在低風速時，啟動扭矩小、高風速時亦有高扭矩之輸出，所以NACA4415比較符合現代風力發電機之特性。

The purpose of this study was to design an efficient rotor blade for a horizontal axial wind turbine (HAWT) by a series of numerical simulations on the wind turbine. First of all, three wing sections, NACA63415, NACA4415, and NACA65415, are chosen as the base geometry for constructing the blade tip of the HAWT. Then, a commercial CFD code (Star-CD) is adopted to perform the flow field calculations associated with these three HAWTs. By setting the extreme speed at the blade tip and airflow rate crossing a section perpendicular to the rotor as the comparing criterions, flow visualizations via the CFD outcomes are used to evaluate the aerodynamic performances for these HAWTs operating under both fixed and various-rpm modes. In addition, the power generation for the wind turbine is decided from the calculated torque applied on the turbine blades. The numerical results indicates that the wind turbine with NACA63415 blade delivers a larger power generation when it is operating under the various-rpm mode and a wind speed ranging from 5 m/sec to 25 m/sec. Moreover, the wind turbine with NACA4415 wing section can be started at the lowest wind speed since the calculated torque acting on this wind turbine is the smallest one among them.

[1] Zhu, J. G., “Electrical Energy Technology,” Engineering University of Technology, Sydney.
[2] 謝智宏，「再生能源發電規劃（一）風力電廠工程規劃」，台電工程月刊，第614期，1999年10月，pp.24-38。
[3] 翁榮羨、呂威賢，「全球風力發電應用現況與國內開發展望」，台電工程月刊，第651期，2002年11月，pp.18-37。
[4] 財團法人工業技術研究院風力計畫推廣計畫網頁（http://wind.erl.itri.org.tw/）。
[5] 江火明、翁榮羨、呂威賢，「台灣地區風力場初步模擬及北中臺灣場址評選」，能資所技術報告，技資編號：06390N033，2001年12月。
[6] 2004年3月能源報導，pp.8-10。
[7] 王琴生、陳崇賢，「風機製造技術及產業發展」，台電工程月刊，第651期，2002年11月，pp.96-102。
[8] “Wind Turbine Airfoil Catalogue，”Ris0 National Laboratory，Roskilde，Denmark，August 2001.
[9] 陳國忠，"葉片扭轉角對水平式風力機性能影響之數值研究"，國立台灣科技大學機械工程系碩士論文，2005年。
[10] Patankar, S. V. and Spalding, D. B., ”A Calculation Procedure for Heat Mass and Momentum Transfer in Three-Dimensional Parabolic Flows”, International Journal of Heat Mass Transfer, Vol. 15, pp.1787-1806, 1972.
[11] STAR-CD, Version 3.15, Methodology.
[12] 何秉衡、陳永田、林鏡明，風力發電對澎湖電力系統影響之探討，第二十一屆電力工程研討會。
[13] 蒲福風級表, http://www.cwb.gov.tw/index-f.htm.
[14] Erich Hau,“Wundturbines, Fundamentals,Technologies,Application,Enconomics”,Springer,Germany ,2000.
[15] DANISH WIND INDUSTRY ASSOCIATION（http://www.windpower.org/en/stat/betzpro.htm）.
[16] UIUC Airfoil Coordinates Database（http://www.ae.uiuc.edu/m-selig/ads/coord_database.html）.
[17] 國際電力技術協會（http://www.iec.ch/）
[18] NORDEX-online（http://www.nordex-online.com/en）