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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