NS方程预处理与导数人工压缩法及大型风力机数值模拟

admin · 发表于 2022-5-17 14:02:02

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大型风力机流场特点是低速、高度非定常、涡系复杂、三维效应强，进行风力机流场的数值模拟需针对这些特点进行算法格式的设计。本文主要工作内容就是对大型风力机流场特点进行的数值算法研究。针对大型风力机的低速、低雷诺数题目本文对预处理算法进行了研究。现在大型风力机的最大切出风速一般都在25m/s，用传统的用于高速题目的高精度算法求解此类题目，会遇到计算速度慢，收敛慢，精度大大降低等题目。这都是由于此时特征值相差较大，导致计算的舍入误差较大，并且求解方程组的刚性太大造成的，通过预处理可以有效的解决这个题目。本文，给出了守恒变量形式的预处理矩阵，以及计算用的Jacobi矩阵及其特征值和左右特征向量。针对大型风力机流场涡系复杂、极值点较多，本文提出了一种新方法。将高分辨率差分格式用于守恒律方程的导数方程，可以克服传统高分辨格式在极值点精度退化的缺点，类似于Harten的人工压缩法，新方法称为导数人工压缩法。本方法既能提高间断的分辨率，又能提高极值点处的分辨率，是一种高分辨率低耗散低扩散格式。用单个守恒律方程带间断和多极值的初值题目和一维激波管题目进行了验证，比较了Harten-TVD，人工压缩，导数人工压缩方法的在间断和极值点的分辨率题目。本文，在导师的流场解算器(DHT解算器)上进行了风力机数值流场的数值模拟，计算用的外形是NREL第六期风洞实验的风力机叶片。本文，用两套网格进行了数值模拟，给出了模拟的结果。比较了实验结果与数值模拟结果，对数值模拟流场的进行了分析。通过调整网格分布，分别对环向、法向和展向减半并和原始网格计算的结果的进行了对比，分析了三个方向对计算结果的影响。

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