首页/文章/ 详情

Fluent动参考系|垂直轴风力机

精品
作者优秀平台推荐
详细信息
文章亮点
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
5月前浏览9207

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

  • 2D、Double Precision模式启动Fluent
  • 导入计算网格vawt.msh

2.1 General设置

  • 激活选项Transient启用瞬态计算

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


修改完毕后边界列表如图所示。


  • 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


创建完毕后自动弹出交界面创建结果,如下图所示。


注意:确保选择的配对边界无误。

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


案例利用UDF指定区域的旋转速度及转动中心。


  • 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。
1、fluid-surface-body区域
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。
2、inner区域


  • 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 Nameair
  • 激活选项Mesh Motion
  • 设置Relative to Cell Zoneabsolute
  • 设置Speed4 rad/s
  • 点击OK按钮关闭对话框


3、blade_top区域


  • 打开blade_top区域设置对话框
  • 激活选项Frame Motion,设置Relative To Cell Zoneinner

  • 相同的方式设置区域blade_bot,按下表中的参数

  • 设置区域blade_right

2.6 Boundary Conditions


1、farfield1设置


  • 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 MethodComponents
  • 设置X-Velocity10 m/s
  • 设置Specification MethodIntensity and Length Scale
  • 设置Turbulence Intensity (%) 为 5 ,设置Turbulent Length Scale (m) 为 1
  • 点击OK按钮关闭对话框


2、farfield2设置


  • 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 MethodIntensity and Length Scale
  • 设置Turbulence Intensity (%) 为 5 ,设置Turbulent Length Scale (m) 为 1
  • 点击OK按钮关闭对话框

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 CorrectionHigh 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

  • 如下图所示设置动画录制

2.10 Run Calculation

  • 鼠标双击模型树节点Run Calculation,右侧面板中设置Number of Iterations1000
  • 点击按钮Calculate进行计算

3 计算后处理

  • 动画监测结果


其他后处理过程与常规瞬态计算相同,此处不再赘述。



Fluent风能
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2019-11-02
最近编辑:5月前
CFD之道
博士 | 教师 探讨CFD职场生活,闲谈CFD里外
获赞 2548粉丝 11106文章 718课程 27
点赞
收藏
未登录
1条评论
俾斯麦上的奥斯卡
不能改变无法预知的未来
3年前
非常感谢!最近正好碰到一个相关项目,正在学习中。不过正向老师您所说本案例假设以均匀速度旋转,实际上真实情况并非如此。不知老师后面能否出一个带6dof的,与真实情况接近的case,让在下学习研究一下。非常感谢!
回复
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈