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STAR-CCM+案例:风力发电机流场分析

(2019-03-20 06:45:12)
标签:

风电

风力发电

流场

发电机

仿真

1、问题描述
本案例演示风力发电机流场模拟的流程。风力发电机置于虚拟风场中,模型如下:
STAR-CCM+案例:风力发电机流场分析
2、软件设置
    (1)选择物理模型;使用 SST K-Omega湍流模型和分离流求解器来求解瞬态雷诺平均纳维-斯托克斯方程,物理模型的选择如下:
STAR-CCM+案例:风力发电机流场分析

(2)定义动态流体固体相互作用(DFBI);动态流体固体相互作用 (DFBI) 模型根据流动引起的作用力来模拟风机叶片运动。对于此模拟,允许风机叶片绕X轴旋转。此选项将减少模拟的实际运行时间。右键单击Tools> Motions选项,选择新建DFBIRotation and Translation,将此运动分配给风机旋转域:在Regions> Rotating> Physics Values > Motion Specification节点,选择DFBIRotation and Translation,一个新的DFBI 节点将出现在模拟树中。

要定义风机叶片的6 自由度体属性:右键单击DFBI > 6-DOF Bodies,选择NewBody > 3D > Continuum Body,将其命名为windturbine,在windturbine的属性设置风机叶片质895kg,X反向转速为6,转动惯量为(19200,1,1),激活使用质心;

(3)定义边界条件;定义风场为速度进口,出口为出口边界,进口速度大小由自定义的场函数决定;

(4)由于本案例是瞬态模拟,因此需要设置时间步、各时间步内允许的最大内部迭代次数以及获得求解所用的总体物理时间。选择Solvers> Implicit Unsteady节点,然后将时间步设为0.05 s。最大迭代次数设置为5,将MaximumPhysical Time设置为30s;分离流速度的亚松弛因子设置为0.7,分离流压力的亚松弛因子设置为0.3;

STAR-CCM+案例:风力发电机流场分析                                                   风场的速度场

STAR-CCM+案例:风力发电机流场分析                                                 风机叶片的压力变化

STAR-CCM+案例:风力发电机流场分析风机扭矩变化

STAR-CCM+案例:风力发电机流场分析风机体积力变化

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