● 摘要
大型风力机流场属于低速的非定常流场,因此风力机数值模拟对数值格式也有特殊的要求。本文工作内容为大型风力机流场算法研究。通过调研目前常用的低速算法,在高分辨率格式的基础上,开展了一些格式改进工作,以适用于风力机流场特点。在Harten的研究基础上,本文对人工压缩法作了一些改进。根据导师提出的导数人工压缩构造思想,本文设计完成了一种新算法,此方法能解决传统高分辨率格式在极值点处精度退化的这一不可避免的弱点。该方法已成功用于一维流体力学方程组,模型方程的多极值点算例以及振荡激波管算例证明了本方法在极值点处减小数值粘性和提高计算精度的显著作用。此方法是本文创新点。 由于教研室以往的课题大都是针对高速的,风力机流场的数值模拟是一项新的具有挑战性的任务。本文用Fluent和熵条件格式对NREL第六期风洞实验的风力机转子进行数值模拟,并与实验值进行了对比。计算结果表明,基于高速流场的差分格式同样适用于低速流场计算,并且格式精度对风力机流场的计算结果有显著影响,这项工作充分说明了本文算法研究工作的意义,同时也为风力机流场数值模拟积累了经验。 为了评价算法在风力机数值模拟中的表现,本文从格式的计算误差和格式的计算速度两方面考虑建立一个比较公正的评估指标,并尽可能消除因算例和计算网格不同对评估得分造成的影响。通过对两种格式在激波管算例上的评估验证了评估方法是可靠的。
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