垂直轴风叶模拟

北鹰南飞 · 发表于 2011-6-18 20:56:09

本帖最后由北鹰南飞于 2011-6-22 15:36 编辑

说明：论坛上看到有关风叶的模拟一般是针对水平轴风叶的，垂直轴风叶的模拟一直很少见，现呈上一个模型供大家学习、交流、讨论。本模型虽采用了NASA的翼形数据设计叶片，但模型尺寸等均不具有真实模型的规模，计算所得数据也仅供参考学习之用。
1：垂直轴风叶模型

风叶旋转轴垂直风向，如上图所示，计算的目的主要是考察风叶外形，叶片数量等对输出转矩的影响，所以风叶轴输出转矩是模拟考察的重点。
2：计算域模型

受计算机硬件所限（个人笔记本），本模型的流场域相对风叶过小，实际计算域需要考虑到壁面条件对流场的影响。
3：网格模型

采用多面体网格，划分三层边界层网格。
物理模型采用瞬态，常密度，K-E湍流模型，空气来流速度10M/S。
4：相关计算结果与动画
输出扭矩随迭代步的变化曲线。

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北鹰南飞 · 发表于 2011-6-18 21:16:01

本帖最后由北鹰南飞于 2011-6-18 21:47 编辑

模型文件暂不上传，这个模型可以有多种解决方案，看大家还能用哪些方案来解决（所用软件不限，能用流固耦合更好），我们最后做个汇总，希望大家踊跃参与，对好的方案，可以给予奖励。。

mafuyin · 发表于 2011-6-18 21:25:57

好东西啊，哈哈，支持！

北鹰南飞 · 发表于 2011-6-19 06:25:42

看大伙反应考虑后续是否给出详细教程~~~没啥动静啊~~~

JingheSu · 发表于 2011-6-19 12:08:04

牛逼

北鹰南飞 · 发表于 2011-6-19 13:36:38

本帖最后由北鹰南飞于 2011-6-19 13:39 编辑

大家再耐心等等，教程会尽快整理完毕上传，这个模型与水平轴风叶的模拟在处理上有些不同，我其实更期待用流固耦合的方法来解决。。先附上几何模型，大家可以去试试先。

eddyjames · 发表于 2011-6-19 16:16:22

这个挺简单的。模型是你随便画得？

北鹰南飞 · 发表于 2011-6-19 19:21:34

本帖最后由北鹰南飞于 2011-6-19 19:36 编辑

7# eddyjames
是的，这个模型有难的处理方法，也有简单的处理方法，就看你愿意做到什么分析程度了，这个例子只是一个引导，希望大家在本版块活跃起来，LZ可否也帖个上来大家讨论讨论呢，也算是公德无量了。

frank0079 · 发表于 2011-6-28 15:14:44

。。。。。。我是做海洋再生能源的，只要就是做垂直轴风机和水轮机，用的是CFX。说实话～～～根据大量的实验和计算，中间的主轴和横梁加不加，计算出的准确度都差不多,垂直轴风机主要输出的角度是迎流面的180度角，在这些角度上模拟的结果很好就可以了～～

北鹰南飞 · 发表于 2011-6-29 19:37:33

本帖最后由北鹰南飞于 2011-6-29 20:01 编辑

9# frank0079
那你是只算了一个静止的状态？？讨论“主轴和横梁加不加”意义不大，但影响肯定是有的。
我们总不能仅满足于已有的成果吧。

lxh029803 · 发表于 2011-6-30 18:57:23

支持斑竹我是做垂直轴风机的

frank0079 · 发表于 2011-7-1 10:02:29

我们实验室使用的是CFX，一般都是风力机实验和cfx的模拟都做，你去做了工程项目就知道了，你这个模型做了是可以得到更多的东西，但是是否准确？你用的什么湍流模型，如果是sst的话，你能吧Y+控制在5以下吗？如果不能的话，模拟出来的结果～～如果可以的话，你再看看计算时间

北鹰南飞 · 发表于 2011-7-1 12:54:56

12# frank0079
请问如果是sst的话，Y+控制在5以下就一定与实验完全吻合？你们实验室用的什么服务器？不要告诉我你们用的是大型机哦。
软件的使用也不一定限于某个软件，cfx我用的少，如果不涉及保密LZ也可以用CFX做一个类似的出来我们探讨一下结果。

frank0079 · 发表于 2011-7-2 10:27:23

没有吧，在控制Y+的情况下，避免函数计算才比较准确，这个时候计算出来的叶片受力相对来说好点。一般CFD算出来的叶片受力都和实际的有差别，比如可以计算下叶片的雷洛数，在CFD中在这个雷洛数下计算出来的升阻力曲线和实验结果对比下，就可以知道你用的网格与实际计算有那些差别。如果想准确点的话，可以在CFD中对这些升阻力进行修正，模拟出的曲线将会与实验温和的更好

frank0079 · 发表于 2011-7-2 10:39:13

垂直轴叶轮在转动过程判断叶片此时的流体动力攻角很麻烦，很多因素要考虑，但做下面的一些假设：
1.小迷失度得叶轮，可以忽略叶片之间的干扰，
2.我们只对主要发电的迎流面180度角进行修正，这个时候就可以忽略尾流和中间主轴对流场得干扰
3.忽略叶片表面诱导速度对流场得影响
这样就可以通过理论计算得到叶片在流面180度角各处的攻角，再进行修正。
上面的方法做了太多的假设，但是在计算小密实度叶轮上是确实有效的，计算出来的结果与实验结果吻合得很好。对于大迷失度的叶片，修正要考虑叶间干扰，不好做。但只要控制了Y+，模拟出来的结果还算比较准确了。还有很多东西要去慢慢摸索。

北鹰南飞 · 发表于 2011-7-2 11:01:02

16# frank0079
你有没有尝试用rsm或ASM试试吗？你的这些经验对我也很有指导作用，非常感谢！！

frank0079 · 发表于 2011-7-2 14:10:48

没有，楼主可以试试，分享下这方面的东西吧。 CFX help里有说明，sst是气动院为模拟翼型在大攻角时，表面流动分离提出的一个模型，垂直轴的叶片在很多主轴转角处都会出现失速，所以我们才用的这个模型。

xwz888999 · 发表于 2011-7-9 14:48:01

好东西啊.........................

敦诚 · 发表于 2011-7-9 20:06:30

18# frank0079

哥们你好像是气动院的吧？
要一个好结果CFD属实慢，再说CFD本身也不是给没有高级技术含量的人做的东西，CFD再好也是一个摆设，尤其是像气动院那种在天上高速行驶的东西。我觉得这个例子挺好的，在于告诉别人Star系列在CFD领域很牛。我很喜欢fluent，但是对于gambit太过于繁琐而头痛，至于Star系列在网格上面绝对是先驱，这一点可以让很多喜欢流体的人尝试到新的东西。

shenheng86 · 发表于 2011-9-6 18:24:31

北鹰南飞发表于 2011-6-19 13:36
大家再耐心等等，教程会尽快整理完毕上传，这个模型与水平轴风叶的模拟在处理上有些不同，我其实更期待用流 ...

老大教程出来没嘻嘻

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