ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ СЕТКИ ДЛЯ 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕТРЯНОЙ ТУРБИНЫ

В статье рассматривается задача о построении сетки для 3D моделировании ветряной турбины нестационарным потоком воздуха. Для решения задачи строится две сетки: первая из вращающейся части, вторая из не вращающейся части. Следовательно, для построения сетки используются утилиты blockMesh, snappyHexMesh, transformPoint, reconstructParMesh, mergeMeshes, changeDictionary в составе пакета OpenFOAM. Определяется решение основных проблем при построениях сетки: первая это комбинация статической и движущейся сетки, вторая ось вращения не параллельна ни одной из основных осей (этот факт усложняет зацепление с помощью snappyHexMesh и оценку крутящего момента).
В результате полученных данных из построенных сеток стационарная часть охватывает большой объем пространства и имеет высокое разрешение. Например, сетка стационарной части построенная с blockMesh состоит из 6 750 000 ячеек, суммарное число сторон сетки равно 20 385 000, из которых 20 115 000 являются внутренними гранями, а остальные границами сетки. Данные вращающейся части показывают, что замкнутая сетка состоит из 2 965 671 ячеек, 9 447 062 граней и 3 623 151 точек. Следовательно, вращающаяся часть адаптируется к геометрии и динамике лопастей турбины. Исходя из данных полученных построенных сеток анализируется качество и разрешение сетки. Показано, что полученная сетка имеет достаточную точность и адаптивность для моделирования турбулентных потоков вокруг ветряной турбины.

1. Christopher J. Greenshields, «CFD Direct Ltd. User Guide» version 5.0. https://doc.cfd.direct/openfoam/user-guide-v11/index (2017).

2. Greenshields, C. «Openfoam — 2.2.0: snappyhexmesh _ feature snapping». https://openfoam.org/release/2-2-0/snappyhexmesh-features-layers-baffles/ (2013).

3. Greenshields C. «Openfoam – 2.3.0: Arbitrary mesh interface». https://openfoam.org/release/2-3-0/non-conforming-ami/ (2014).

4. Hoem M.E., Jun. «Implentation and testing of an actuator disk in openfoam». Project work, The Norwegian University of Science and Technology. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-030-22196-6_48 (2017).

5. Holzmann, T., «Mathematics, Numerics, Derivations and OpenFOAM», 4th Edition. Holzmann CFD. https://www.academia.edu/37043744/MATHEMATICS_NUMERICS_DERIVATIONS_AND_OPENFOAM (2016).

6. Lloyd C. Sampling for graphs in parallel for ami case. https://dl.acm.org/doi/10.1145/2514.2515 (2017).

7. Stergiannis N. Cfd moddeling approaches against single wind turbine wake measurements using rans / N. Stergiannis, C. Lacor, J.V. Beeck, R. Donnelly // Journal of Physics: Conference Series 753. http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.24976.81928 (2016).

8. Stergiannis N. Full hawt rotor cfd simulations using different rans turbulence models compared with actuator disk and experimental measurements / N. Stergiannis, J. van Beeck, M.C. Runacres // Wind Energy Science Discussions. Р. 1-20. http://dx.doi.org/10.5194/wes-2017-6 (2017).

9. Modelling of wind turbine wake with a sliding mesh / J. van der Auweraert // Master’s thesis, Delft University of Technology. http://dx.doi.org/10.1002/we.2821 (2015).

10. Christopher J. Greenshields, «CFD Direct Ltd. User Guide version 5.0». https://doc.cfd.direct/openfoam/user-guide-v11/index (2017).

11. Bartl J. Blind test comparison of the perfomance and wake flow between two in-line wind turbines exposed to different turbulent inflow conditions / J. Bartl, L. Scetran // Wind Energy Science 2. – Р. 55-76 http://dx.doi.org/10.5194/wes-2-55-2017 (2017).

12. Barthl J., Sætran L., Invitation to the 2015 «Blind Test 4» Workshop Combined power of two inline turbines at different inflow conditions. Research Gate. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.1749.2004 (2015).

13. Numerical simulations on static Vertical Axis Wind Turbine blade icing // R. Manatbayev et al // Renewable Energy. 2021. – № 170. http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2021.02.023.

14. Zhang Y. Assessment of Applicability of Auto-Generated Grid in Large Eddy Simulation of Flow Around a Cylinder / Y. Zhang et al // Journal of Tongji University. – 2023. № 51(4). Р. 542-550. http://dx.doi.org/10.11908/j.issn.0253-374x.21518.

15. Venugopalan S.G.R. A Parallel Implementation of blockMesh for Quick Generation of Huge Meshes / S.G.R. Venugopalan, D. Chandar, H. Gopalan // Conference: ESI OpenFOAM User Conference, https://www.researchgate.net/publication/328577387_A_Parallel_Implementation_of_blockMesh_for_Quick_Generation_of_Huge_Meshes.