ANSYS CFX應用於風力發電機流固耦合模擬技術建立與導入

Application of ANSYS CFX in Wind Turbine Fluid-Structure Interaction Simulation

林育暉(Yu-Hui Lin) ； 陳精一(Ching-I Chen) ； 涂聰賢(Tsung-Hsien Tu)

《應用聲學與振動學刊》 9卷1&2期 (2017/12) Pp. 39-47

https://doi.org/10.6282/JASV.2017.9.1.2.05

摘要

本研究使用工程分析軟體ANSYS，來分析660 kw Vestas V47水平軸流式風機在風速(15 m/s)情況下其流固耦合之結構力學行為。研究中使用ANSYS下的Workbench來進行流固耦合的分析，也就是計算流體力學軟體CFX與ANSYS結構力學軟體相互結合。並且根據不同的節距角、傾斜角和風速之間的關係，不同地形對應地面粗糙係數α。在流場區域的部分除了一般外圍流場域之外，則是在葉片轉子部分建立一為圓形的旋轉域流場，因為在計算流體分析的過程中葉片部分的設定是會旋轉，在入流風速的部分則是依照IEC61400-1採用之風速分布方法為指數分布，其公式為V_(inlet) = V_(hub)(Z/H_(hub))^α，來探討其葉片流固耦合之反應。在噪音的部分，則是希望透過研究瞭解到流場與壓力場的分布，以便後續可進行噪音問題的探討。

關鍵字

水平軸流式風機 ； 流固耦合 ； 結構力學 ； 計算流體力學 ； 葉片

並列摘要

In this study, the structural analysis software ANSYS was used to analyze the structural mechanics behavior of the 660 kw Vestas V47 trilobalic horizontal shaft fan at the wind speed (15 m/s). In the study, the Workbench under ANSYS was used to analyze the fluid-structure coupling, that is, the computational fluid dynamics software CFX and ANSYS structural mechanics software were combined with each other. And according to the relationship between the pitch angle and the inclination angle and the wind speed, the different terrain corresponds to the ground roughness coefficient α; in the part of the flow field area except for the general external flow field, The rotation of the flow field, because in the process of calculating the fluid analysis of the blade part of the setting is to rotate, in the part of the incoming wind speed is in accordance with IEC61400-1 using the wind speed distribution method for the exponential distribution, the formula V_(inlet) = V_(hub) (Z/H_(hub))^α, to explore the stress and deformation of its leaves.

並列關鍵字

Horizontal Axis Wind Turbine ； Fluid-Structure Interaction ； Structure Mechanics ； Computational Fluid Mechanics ； Blade