关于稳态伴随优化得到的潮汐涡轮阵列配置的有效性
流体动力学
2016-02-01 v1 计算工程、金融与科学
最优化与控制
摘要
从潮汐涡轮阵列中提取最优功率需要深入理解潮汐动力学以及涡轮布置对局部和区域尺度流动的影响。数值模型极大地促进了这种理解，最近，基于伴随的建模已被用于以自动化方式优化阵列中涡轮的定位，并改进简单、规则的人造配置。高分辨率且理想情况下三维瞬态模型的伴随优化通常是一个计算代价非常高的问题。因此，关于潮汐涡轮布置的伴随优化的现有工作主要局限于稳态模拟，其中需要非常高、非物理的背景黏度值来确保稳态解的存在。然而，这种妥协可能影响建模涡轮、其尾流和相互作用的可靠性，从而质疑计算出的最优涡轮位置的有效性。本工作考虑了一系列二维通道中流经潮汐涡轮阵列的理想化模拟。它将 Divett 等人 (2013) 详述的四种规则阵列配置与通过稳态高黏度设置下的伴随优化找到的配置进行比较。优化后的配置产生显著更多的功率。然后使用相同的配置产生一系列瞬态模拟，这些模拟不使用恒定高黏度，而是使用大涡模拟 (LES) 来参数化由此产生的湍流结构。结果表明，LES 模拟产生的功率低于恒定高黏度运行所预测的功率。尽管如此，它们在整个时间上仍遵循功率曲线中的相同趋势，优化布局继续比简化配置表现显著更好。
引用
@article{arxiv.1601.08091,
title = {On the validity of tidal turbine array configurations obtained from steady-state adjoint optimisation},
author = {Christian T. Jacobs and Matthew D. Piggott and Stephan C. Kramer and Simon W. Funke},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.08091},
year = {2016}
}
备注
Conference paper comprising 15 pages and 13 figures. Submitted to the Proceedings of the ECCOMAS Congress 2016 (VII European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering), held in Crete, Greece on 5-10 June 2016