11、垂直轴风力涡轮机与甲醇喷雾在燃烧过程中的模拟研究

垂直轴风力涡轮机与甲醇喷雾在燃烧过程中的模拟研究

在能源和动力系统领域，垂直轴风力涡轮机的性能优化以及液体燃料在燃烧过程中的喷雾特性研究至关重要。下面将分别介绍垂直轴风力涡轮机的建模与模拟，以及甲醇喷雾在燃烧过程中的形成、演化和控制的数值模拟。

垂直轴风力涡轮机建模与模拟

垂直轴风力涡轮机（VAWT）因其独特的结构和运行方式，在风力发电领域具有一定的应用前景。为了更好地了解其性能，需要对其进行建模和模拟。

1. 参数计算与模型实现

   • 通过迭代特定方程，可以计算每个流管的低速和高速感应因子。对于每个角位置，可计算法向力、切向力和输出扭矩，最终得到高、低速度平均扭矩。
   • 所提出的模型在专门的数值模拟软件中实现，基于迭代算法。该算法计算涡轮在稳态下每个角位置产生的平均扭矩、切向力和法向力，需满足收敛准则，即实际和先前干扰因子之间的误差。原算法存在缺乏插值子程序计算升力和阻力系数的问题，通过添加插值方法和纳入实验数据表得到解决，还引入了可变攻角 - 桨距角。
   • 改进后的算法允许测试和分析可变攻角 - 桨距角下的静态行为，并生成角位置 - 输出扭矩和角位置 - 攻角曲线，有助于分析固定尖速比下可变桨距角的平均输出扭矩。
   • 算法需要三个输入参数：空气速度、角速度和涡轮半径，通过二维插值计算平均扭矩，迭代过程计算每个流管的干扰因子、雷诺数、攻角 - 桨距角以及法向和切向力。
   • 该方法的缺点是算法计算每个流管的干扰因子需要迭代过程，且计算的平均扭矩是稳态值响应。