被動(dòng)網(wǎng)格6DOF技術(shù)在垂直風(fēng)力機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2017-01-19 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

本案例的模擬得到了陜西工業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目的支持,公開(kāi)將模擬中的相關(guān)參數(shù)及成果與大家分享

傳統(tǒng)對(duì)于垂直風(fēng)力機(jī)的模擬多采用滑移網(wǎng)格法,將流域分為旋轉(zhuǎn)區(qū)域和靜止區(qū)域,認(rèn)為設(shè)定風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速,這種方法操作簡(jiǎn)單且能較為精確模擬出風(fēng)力機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀況,但這種方法做了過(guò)多簡(jiǎn)化和假設(shè)與實(shí)際尚存在出入,如圖1所示為滑移網(wǎng)格模擬得到風(fēng)垂直風(fēng)力機(jī)速度場(chǎng)三維分布圖。

圖1滑移網(wǎng)格法得到的垂直風(fēng)力機(jī)速度場(chǎng)三維分布圖

1.本案例采用的技術(shù)介紹

1.1 針對(duì)垂直風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)模擬最佳方法即被動(dòng)網(wǎng)格法,但存在如下操作難度亦也是本案例的創(chuàng)新點(diǎn):

(1)采用被動(dòng)網(wǎng)格,對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量要求很高,很容易出現(xiàn)負(fù)體積;

(2)由于采用被動(dòng)網(wǎng)格考慮的因素會(huì)更多,風(fēng)力機(jī)的中心,慣性矩及體積等參數(shù)都需要借助solidworks,UG,ProE等進(jìn)行獲取;

(3)需要編寫(xiě)UDF函數(shù)

如圖2所示為本案例中采用的分析模型;

圖2本案例采用的五葉片分析模型

1.2 圖3為本例中采用的UDF函數(shù);

圖3 本例UDF函數(shù)

1.3 網(wǎng)格劃分

建立局部網(wǎng)格的加密區(qū),如圖4所示

圖4 網(wǎng)格劃分圖

2 結(jié)果分析圖

模擬可得垂直風(fēng)力機(jī)葉片周圍的速度、壓力、湍流強(qiáng)度分布圖,以及不同葉片寬度下風(fēng)力機(jī)的功率系數(shù),從而可以用于確定風(fēng)力機(jī)的最優(yōu)設(shè)計(jì),在保證功率系數(shù)最大的情況下,減少葉片表面風(fēng)壓。

圖7為轉(zhuǎn)速為17rpm時(shí)不同葉片寬度的的力矩系數(shù)-時(shí)間曲線,從圖中可以看出,當(dāng)葉片寬度為0.76m時(shí)力矩系數(shù)的周期性不是很明顯,同一周期內(nèi)差別明顯,隨著葉片寬度的增加,力矩系數(shù)的變化出現(xiàn)了明顯周期性規(guī)律,同時(shí)可以看出葉片寬度在0.8m和0.82m時(shí)相同周期內(nèi)各力矩系數(shù)的峰值之間差距相比于其他兩種葉片寬度最小。