[发明专利]一种基于Fluent的风机尾流自动获取方法

说明书

本发明属于风机尾流计算相关技术领域，其公开了一种基于Fluent的风机尾流自动获取方法，该方法包括以下步骤：(1)将风机的翼型参数文件、气动力参数文件、叶尖风速比及风轮半径分别输入选定的三个不同的致动模型，利用C++自编模块计算风机气动荷载(2)该C++自编模块导出Fluent用户自定义函数文件及Fluent日志文件；(3)该Fluent日志文件完成Fluent求解器的基本设置后，采用批处理模块自动开启所述Fluent求解器并将该Fluent用户自定义函数文件及所述Fluent日志文件导入所述Fluent求解器，进而所述Fluent求解器完成风机尾流的自动化仿真。本发明适用性较好，灵活性较高。

技术领域

本发明属于风机尾流计算相关技术领域，更具体地，涉及一种基于Fluent的风机尾流自动获取方法。

背景技术

近几年风力发电发展迅速，也成为新能源领域的研究热点。而上游机组产生的尾流减速与湍流大效应将降低下游机组的发电效率、增加载荷，严重影响下游机组的运行性能，故开展风机尾流的数值模拟是十分必要的。

目前，本领域技术人员已经做了一些研究，如因风机翼型复杂，利用全几何化模型进行全数值模拟，导致贴体网格划分十分困难，网格数量巨大，其中通常做法是采用致动模型进行仿真，但是致动类方法对仿真人员的专业知识要求较高，需精通计算流体力学以及风机空气动力学方可完成。相应地，本领域存在着发展一种适用性较好的基于Fluent的风机尾流自动获取方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于Fluent的风机尾流自动获取方法，其基于风机尾流获取方法的特点，研究及设计了一种适用性较好的基于Fluent的风机尾流自动获取方法。所述自动获取方法为非专业人士利用致动模型进行风机尾流仿真提供了一种便捷方法，可操作性强，避免了非专业人士需要学习UDF语言与Fluent的设置流程，使得非专业人员在了解基本参数意义的情况下简单方便的在Fluent中实现风力发电机致动模型的加入与计算，无需额外的手动操作，如此大大降低了致动模型计算的专业门槛，降低了利用致动模型实现风机尾流数值仿真的难度，能够更高效地完成风机尾流的数值模拟。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于Fluent的风机尾流自动获取方法，该自动获取方法包括以下步骤：

(1)将风机的翼型参数文件、气动力参数文件、叶尖风速比及风轮半径分别输入选定的三个不同的致动模型，进而在C++自编模块计算获得风机气动荷载；

(2)将所述风机气动荷载转变为风轮对气流的反作用力，进而所述C++自编模块导出用户自定义函数文件(UDF)及Fluent日志文件，所述用户自定义函数文件(UDF)用于在风机位置处的气流添加体积力源项；

(3)所述Fluent日志文件完成Fluent求解器的基本设置后，采用批处理模块自动开启所述Fluent求解器并将所述用户自定义函数文件(UDF)及所述Fluent日志文件导入所述Fluent求解器，进而所述Fluent求解器完成风机尾流的自动化仿真。

进一步地，三个不同的致动模型分别为ADM致动模型、ADM-R致动模型及ALM致动模型。

进一步地，所述ADM致动模型用于计算轴向诱导力，所述轴向诱导力是根据推力系数求出的。

进一步地，所述C++自编模块基于叶素动量理论，其用于计算风机所受的气动荷载。

进一步地，所述用户自定义函数文件(UDF)用于在风机位置处的气流添加体积力源项，以表征风机对原流场的扰动特性。

进一步地，所述批处理模块采用windows批处理脚本或者批处理程序模块。

进一步地，所述用户自定义函数文件(UDF)及所述Fluent日志文件分别为后缀为.c的文件及后缀为.jou的文件。