Abstract

Due to the development of Wind Energy and construction of new wind farms in Russian Federation there is a need for the solution of application-oriented problems and development of effective methods for calculation of wind turbine’s elements. One of the directions for computational continuous mechanics is connected with problems in aeroelasticity (fluid-structure interaction). The possibility of solving one of the problem in aeroelasticity using a complex program approach on the basis of open source software OpenFOAM and Code_Aster is shown in this article. On the example of the blade for wind turbine, 61.5 meters long, the techniques of solving problem for a static and dynamic aeroelasticity in which calculation of flow of the blade with a subsonic air flow is done in OpenFOAM library (solvers simpleFOAM and pimpleFOAM) are considered. The calculation of the intense deformed status of the blade is done in Code_Aster code. The flowcharts for three different approaches for solving problems of aeroelasticity, examples of scripts and command files for data transfer between two codes in the course of calculation are provided in article. The control-volume mesh consisting their hexahedral elements, the total number is about 400000 elements, for calculation of flow around the blade is constructed in OpenFOAM library, the finite-element mesh consisting of triangular shell elements of first order, the total number is 7714, for calculation of the intense deformed status is constructed in Salome-Meca code. The results of calculation are provided in the form of fields for pressure and velocities; graphics for residuals of pressure, velocity, turbulent viscosity; projections of aerodynamic force from time; diagrams of displacement and stress; the values of pressure for two points for the surfaces and displacement of the tip of the blade from time. The calculations are run using resources of UniHUB web-laboratory ISPRAS.

Highlights

  • Due to the development of Wind Energy and construction of new wind farms in Russian Federation there is a need for the solution of application-oriented problems and development of effective methods for calculation of wind turbine’s elements

  • On the example of the blade for wind turbine, 61.5 meters long, the techniques of solving problem for a static and dynamic aeroelasticity in which calculation of flow of the blade with a subsonic air flow is done in OpenFOAM library are considered

  • The control-volume mesh consisting their hexahedral elements, the total number is about 400000 elements, for calculation of flow around the blade is constructed in OpenFOAM library, the finite-element mesh consisting of triangular shell elements of first order, the total number is 7714, for calculation of the intense deformed status is constructed in Salome-Meca code

Read more

Summary

Введение

В связи с развитием ветроэнергетики в РФ, проектированием новых ветроэлектрических установок (ВЭУ), ветропарков и их эксплуатацией в различных климатических условиях на обширной территории РФ возникает потребность в решении ряда прикладных задач. Важным преимуществом свободного программного обеспечения является возможность создания на базе нескольких пакетов нового программного комплекса для решения сложных задач мультифизики. Основной целью работы является отладка методики решения сопряженных задач взаимодействия деформируемой конструкции и потока среды на основе двух открытых пакетов: OpenFOAM и Code_Aster. Методика решения задач аэроупругости для лопасти ветроустановки с использованием СПО. Основываясь на характере действующей на конструкцию лопасти ВЭУ нагрузки, величине влияния деформации тела на поток и представленной выше классификации было выбрано три варианта методики расчета: квазистатическая постановка – расчет напряженно-деформированного состояния (НДС) лопасти при статическом нагружении полем давлений, полученным в результате стационарного аэродинамического расчета недеформированной конструкции. Динамическая постановка – расчет вынужденных колебаний лопасти при нагружении полем давлений, полученным в результате нестационарного аэродинамического расчета. Сопряженная квазистатическая постановка – расчет НДС лопасти при статическом нагружении полем давлений, полученным в результате стационарного аэродинамического расчета с учетом влияния деформации лопасти на параметры течения

Квазистатическая постановка
Динамическая постановка
Квазистатическая постановка с учётом влияния деформации тела на поток
Исследуемая модель
Расчёт лопасти при квазистатической постановке
Выводы

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.