风力机叶片流固耦合计算的降阶模型研究

摘要：

针对风力机叶片流固耦合计算复杂,耗时量大的局限性,建立了一种风力机叶片的弱耦合计算降阶模型.采用本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法建立流固耦合计算中空气流体方程的降阶模型,利用POD方法将流体控制方程的速度和压力等未知量进行基模态分解并用一小部分空间模态表示,对流体方程进行时间离散,在既有缩减空间上采用Galerkin投影方法获得流体控制方程的最小残差投影,构造流体方程的最小残差降阶模型.再将流体降阶模型与风力机叶片进行流固耦合计算.将该降阶模型应用于经典NREL V风力机叶片的流固耦合计算中,对比了该降阶模型和经典Galerkin法的时间离散系数;计算得到了风力机叶片的受力和变形变化特征,并与CFD结果进行了对比,结果表明了该降阶模型的正确性和有效性.最后对比了该降阶模型和全阶模型的计算效率,结果表明降阶模型的计算效率有较大幅度提高,节约了大量机时.提出的降阶模型是正确有效的,达到了准确高效进行风力机叶片流固耦合计算的目的.

关键词：风力机叶片;流固耦合计算;本征正交分解;降阶模型

所属期刊栏目：40

分类号：TU352;TU973;P315.93(建筑结构)

资助基金：国家自然科学基金;广西自然科学基金联合资助培育项目;广西青年创新人才科研专项;广西建筑新能源与节能重点实验室自主课题;广西岩土力学与工程重点实验室项目;桂林理工大学科研启动基金

在线出版日期：2021-08-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：175-181,215