包含用于水动力涡轮建模的水平集方法的有限元求解器开发
流体动力学
2023-02-28 v1 数值分析
数值分析
摘要
摆臂式水动力扑翼涡轮因相比简单模式下的翼型具有更强的获能能力和更高效率，近年来受到相当关注。翼型涡轮的性能与前缘涡（LEV）的发展与分离密切相关。为准确模拟扑翼上 LEV 的形成与分离，我们开发了一个专用的二维数值模型。该模型基于加权残差有限元法（FEM），并结合界面捕捉技术——水平集方法（LSM），从而构建了一个可靠且高质量的适用于水动力学研究的数值求解器。该求解器针对已知的静态与动态基准问题进行了验证。分析并讨论了网格密度的影响。本文进一步通过研究 NACA0012 翼型周围涡的结构，对摆臂式扑翼的水动力学进行了初步探究。所提方法有助于更好地理解摆臂式扑翼上 LEV 的产生、增长与分离同水动力涡轮提取功率之间的关系。
引用
@article{arxiv.2302.13492,
title = {Development of a Finite Element Solver Including a Level-Set Method for Modeling Hydrokinetic Turbines},
author = {Ahmed A. Hamada and Mirjam Fürth},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.13492},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 13 figures, Proceedings of the ASME 2022 Fluids Engineering Division Summer Meeting 2022 ASME