Fluent动参考系|垂直轴风力机 作者优秀 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家 平台推荐 内容稀缺 本文摘要(由AI生成):
本文介绍了使用Fluent软件进行垂直轴风力机流场计算的案例。首先,介绍了案例的背景和假设,然后详细描述了Fluent的设置过程,包括General设置、创建interface、Models设置、解释UDF、Cell Zone Conditions、Boundary Conditions、Methods、Initialization、录制动画和Run Calculation等步骤。最后,简要介绍了计算后处理过程。
本案例利用Fluent中的嵌套滑移网格计算垂直轴风力机流场。
1 问题描述
考虑如图所示的垂直轴风力机(VAWT),其旋转直径12 cm,安装有3个等距叶片,每个叶片弦长为2 cm,正常工作时叶片公转旋转速度为4 rad/s,自转速度2 rad/s,空气流速10 m/s。
注意:本案例假设VAWT以均匀速度旋转,实际上真实情况并非如此。在实际工程中,风力机叶片转动是由于空气流动而引起,且旋转速度并非均匀。如果要计算风力机叶片受空气流动而旋转的话,需要利用到动网格及6DOF模型,本案例并不涉及此内容。
2 Fluent设置 以2D、Double Precision 模式启动Fluent 2.1 General设置
2.2 创建interface
案例网格中包含了5个区域,且区域之间的网格节点并不对应,因此需要创建interface。
修改blade_bot_in、blade_bot_outer、blade_right_in、blade_right_outer、blade_top_in、blade_top_outer、hub_inner、hub_outer 的类型为interface
选择模型树节点Interface下的所有子节点,点击鼠标右键,选择弹出菜单项Mesh Interfaces → Auto Create 自动创建交界面
2.3 Models设置
选择Realizable k-epsilon湍流模型。
右键选择模型树节点Models > Viscous ,点击弹出菜单项Model → Realizable k-epsilon 启用湍流模型
2.4 解释UDF
右键选择模型树节点User Defined Functions ,点击弹出菜单项Interpreted… 打开解释对话框
添加UDF源文件embed.c ,点击按钮Interpret 解释UDF
2.5 Cell Zone Conditions
计算域中包含有5个子区域,需要为每个区域指定属性。 该区域为最外围区域,静止区域,介质为air,采用默认参数即可。
右键选择模型树节点Cell Zone Conditions > inner ,点击弹出菜单项Edit... ,打开设置对话框
弹出的菜单项中设置Material Name 为air 设置Relative to Cell Zone 为absolute
激活选项Frame Motion ,设置Relative To Cell Zone 为inner
相同的方式设置区域blade_bot ,按下表中的参数
2.6 Boundary Conditions
右键选择模型树节点Boundary Conditions > farfield1 ,点击弹出菜单项Type → velocity-inlet ,弹出参数设置对话框 设置Velocity Specification Method 为Components 设置Specification Method 为Intensity and Length Scale 设置Turbulence Intensity (%) 为 5 ,设置Turbulent Length Scale (m) 为 1
右键选择模型树节点Boundary Conditions > farfield2 ,点击弹出菜单项Type → pressure-outlet ,弹出参数设置对话框 设置Specification Method 为Intensity and Length Scale 设置Turbulence Intensity (%) 为 5 ,设置Turbulent Length Scale (m) 为 1
2.7 Methods
双击模型树节点Methods ,右侧面板中设置Scheme 选项为Coupled 激活选项Warped-Face Gradient Correction 及High Order Term Relaxation
2.8 Initialization
右键选择模型树节点Initialization ,点击菜单项Initialize 进行初始化
2.9 录制动画
2.10 Run Calculation
鼠标双击模型树节点Run Calculation ,右侧面板中设置Number of Iterations 为1000
3 计算后处理
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