Numerical simulation of an average flow in an inter-blade channel of a horizontal axis wind mill

This article states a numerical method of finished differences, making it possible to calculate the variables describing an average flow, no viscous and no heavy, through a mobile wheel of a wind mill with horizontal axis, to deduce its performances from them, by using a grid with irregular steps. Centered space discretization’s diagrams inside the calculation domain and decentered towards the interior for the nodes placed on the borders are used. The temporal discretization uses an explicit diagram with two steps of time, with about two precisions. Calculations are made in two stages: a prediction stage and a correction stage. They preceded to calculations of the three-dimensional flow initial state, realized thereafter in its bypass sections. Boundary conditions are imposed on the borders of the calculation domain. Calculation convergence is ensured by numerical viscosity implicitly introduced by the time discretization’s diagrams. The internal stability is ensured by a constraint on the step of temporal discretization in accordance with CFL condition Initial conditions are calculated while realizing, on the flow bypass sections, characteristic quantities initially imposed in the calculation domain volume.

Cet article expose une méthode numérique de différences finies, permettant de calculer les variables décrivant un écoulement moyen, non visqueux et non pesant, à travers une roue mobile d’éolienne à axe horizontal, pour en déduire ses performances, en utilisant un maillage à pas irréguliers. Des schémas de discrétisations spatiales centrés à l’intérieur du domaine de calcul et décentrés vers l’intérieur pour les noeuds placés sur les frontières sont utilisés. La discrétisation temporelle utilise un schéma explicite à deux pas de temps, avec une précision de l’ordre de deux. Les calculs sont faits en deux étapes : une étape de prédiction et une étape de correction. Ils ont précédé les calculs de l’état initial de l’écoulement tridimensionnel moyenné par la suite dans ses sections de passage. Des conditions aux limites sont imposées sur les frontières du domaine de calcul. La convergence du calcul est assurée par les viscosités numériques implicitement introduites par les schémas de discrétisations temporelles. La stabilité interne est assurée par une contrainte sur le pas de discrétisation temporelle conformément à la condition CFL. Les conditions initiales sont calculées en moyennant, sur les sections de passage de l’écoulement, les grandeurs caractéristiques imposées initialement dans le volume du domaine de calcul.

Convergence averaged equation energy production digital simulation turbine

Convergence équation moyennée production d’énergie simulation numérique turbine